第一百二十五章 混沌
看到這等場景,大個兒連忙對大夥兒說:“大家注意,立刻身體貼著巖壁前進!我們頭頂上的冰雪隨時有可能砸下來,大家一定要當心!”
聽到大個兒如此提醒,我們幾個人便立刻紛紛貼著巖壁。為了安全起見,誰都沒有輕舉妄動。
即使這樣,我們的身上還是落了些許的冰雪。由於剛剛大個兒情急之下的大聲喊叫,頭頂上又是一陣冰雪脫落。那冰雪洋洋灑灑,倒是沒有什麼殺傷力。
可是,那尖尖的的冰錐,可就不是那麼回事兒了。只要人被它砸中或者刺中,那就不是那麼簡單的了。估計就是不死,也得落個終身殘疾。
我們幾個人都非常擔心大個兒剛剛這一聲,會不會引起“蝴蝶效應”?所謂“蝴蝶效應”,比較形象的說法是:一隻蝴蝶扇動了一下翅膀,就引發了印度的一場海嘯。
在一個動力系統中,初始條件下,微小的變化能帶動整個系統的長期的巨大的連鎖反應。嚴格的來講,這是一種混沌現象。
任何事物發展均存在定數與變數,事物在發展過程中其發展軌跡有規律可循。同時,也存在不可測的“變數”。往往還會適得其反,一個微小的變化能影響事物的發展,說明事物的發展具有複雜性。
美國氣象學家愛德華.羅倫茲,於1963年在一篇提交紐約科學院的論文中分析了這個效應。
“一個氣象學家提及,如果這個理論被證明正確,一隻海鷗扇動翅膀,足以永遠改變天氣變化。”
在之後的演講和論文中,他用了更加有詩意的蝴蝶來做比喻。
對於這個效應,最常見的闡述是:一隻南美洲亞馬孫河流域熱帶雨林中的蝴蝶。偶爾扇動幾下翅膀,可以在兩週以後,引起美國德克薩斯州的一場龍捲風。
其原因就是,蝴蝶扇動翅膀的運動,導致其身邊的空氣系統發生變化,併產生微弱的氣流。而微弱的氣流的產生。又會引起四周空氣或其他系統產生相應的變化,由此引起一個連鎖反應,最終導致其他系統的極大變化。
這個現象,被他稱之為“混沌學”。
當然,“蝴蝶效應”主要還是關於“混沌學”的一個比喻。同時,也是蝴蝶效應的真實反應。不起眼的一個小動作卻能引起一連串的巨大反應。
這句話的來源,是這位氣象學家制作了一個電腦程式。這個可以模擬氣候的變化,並用影象來表示。最後他發現,影象是混沌的。而且十分像一隻張開雙翅的蝴蝶。
因此,他形象地將這一圖形以“蝴蝶扇動翅膀”的方式進行闡釋,於是便有了上述的說法。
羅倫茲發現,由於誤差會以指數形式增長。在這種情況下,一個微小的誤差,隨著不斷推移和積累,就會造成了巨大的後果。
後來,羅倫茲在一次演講中提出了這一問題。他認為。在大氣運動過程中,即使各種誤差和不確定性很小。也有可能在過程中將結果積累起來,並經過逐級放大,形成巨大的大氣運動。
所以,長期的準確預測天氣是不可能的。
由此結論羅倫茲認定,他發現了新的現象:事物發展的結果,對初始條件具有極為**的依賴性。於是他認定這是因為:“對初始值的極端不穩定性”。即“混沌”,又稱“蝴蝶效應”。
蝴蝶效應通常用於天氣、股票市場等,在一定時段難以預測的比較複雜的系統中。如果這個差異越來越大,那這個差距就會形成很大的破壞力。
為什麼天氣或者是股票市場,都會有崩盤和不可預測的自然災害?這背後是不是因為某個不尋常的因素影響。還真的是不好說。
蝴蝶效應在社會學界用來說明:一個微小的機制,如果不加以及時地引導、調節,可能會給社會帶來非常大的危害,戲稱為“龍捲風”或“風暴”;一個微小的機制,只要正確指引,經過一段時間的努力,將有可能會產生轟動效應,或稱為“革命”。
“革命”這個詞,我是非常喜歡的。因為,那是一種轉變,是一種質的改變。
蝴蝶效應在心理學方面也有應用,它是指一件表面上看來毫無關係、非常微小的事情,可能帶來巨大的改變。
此效應說明,事物發展的結果,對初始條件具有極為**的依賴性。初始條件的極小偏差,將會引起結果的極大差異。
當一個人小時候受到微小的心理刺激,長大後這個刺激會被放大,電影《蝴蝶效應》中作了精彩的詮釋。
起初,我並沒有看懂這個電影。可是,後來才想明白這個電影想要表達的意思。
“蝴蝶效應”的初始就是混沌的,在不準確或者說是不精確中產生的,所以什麼樣的可能都會發生。
同時,它是混沌學理論中的一個概念,一種現象的概括。是指對初始條件**性的一種依賴現象:輸入端微小的差別,會迅速放大到輸出端。
蝴蝶效應在經濟生活中比比皆是,比較有名的就是美國的“瘋牛病事件”:
2003年,美國發現一宗疑似瘋牛病案例,馬上就給剛剛復甦的美國經濟,帶來一場破壞性很強的颶風。
扇動“蝴蝶翅膀”的,是那頭倒黴的“瘋牛”。受到衝擊的,首先是總產值高達1750億美元的美國牛肉產業和140萬個工作崗位。
而作為養牛業主要飼料來源的美國玉米和大豆業,也受到波及,其期貨價格呈現下降趨勢。但最終推波助瀾,將“瘋牛病颶風”損失發揮到最大的,還是美國消費者對牛肉產品出現的信心下降。
在全球化的今天,這種恐慌情緒不僅造成了美國國內餐飲企業的蕭條,甚至擴散到了全球範圍內。至少11個國家宣佈緊急禁止美國牛肉進口,連遠在大洋彼岸中國廣東等地的居民都對西式餐飲也敬而遠之。
這讓人聯想到,幾年前一段時間爆發的禽流感。最初在個別國家發現的禽流感,很快波及全球。就算在沒有發現禽流感的地區或國家,人們也會“談雞色變”。
1998年亞洲發生的金融危機,和美國曾經發生的股市金融風暴,實際上就是經濟運作中的“蝴蝶效應”。
1998年太平洋上出現的“厄爾尼諾”現象,就是大氣運動引的“蝴蝶效應”。
“蝴蝶效應”是混沌運動的表現形式,也是因素的積累爆發。
當我們進而考察生命現象時,既非完全週期,又非純粹隨機。它們既有“鎖頻”到自然界週期過程(季節、晝夜等)中的一面,又保持著內在的“自治”性質。
“蝴蝶效應”,在混沌學理論中,是一個概念。它是一種依賴現象:輸入端微小的差別,會迅速放大到輸出端壓倒一切的差別。
就好像是一隻蝴蝶,今天在北京扇扇翅膀,可能在大氣中引發一系列事件,從而導致某個月紐約一場暴風雨的發生。
就好比一滴很小的水滴,如果在雪坡上向下滾動。隨著滾動帶起的雪球直徑越來越大,雪量也會越滾越大。
羅倫茲將僅僅相差0.0001的兩個初始條件輸入一個數學方程,計算得出的兩條曲線不久就分道揚鑣,相差很遠。
科學家給混沌下的定義是:混沌是指發生在確定性系統中的貌似隨機的不規則運動。一個確定性理論描述的系統,其行為卻表現為不確定性——不可重複、不可預測,這就是混沌現象。
進一步研究表明,混沌是非線性動力系統的固有特性,是非線性系統普遍存在的現象。
牛頓確定性理論,能夠完美處理的多為線性系統,而線性系統大多是由非線性系統簡化來的。
因此,在現實生活和實際工程技術問題中,混沌是無處不在的。
從羅倫茲第一次發現混沌現象至今,關於混沌的研究一直是科學家、社會學家、人文學家所關注的。研究混沌,其實就是發現無序中的有序。
但今天的世界,仍存在著太多的無法預測。“混沌”這個話題,也必將成為全人類性的問題。
某地上空一隻小小的蝴蝶扇動翅膀,而擾動了空氣,長時間後可能導致遙遠的彼地發生一場暴風雨。以此比喻長時期、大範圍天氣預報往往因一點點微小的因素造成難以預測的嚴重後果。
微小的偏差是難以避免的,從而使長期天氣預報具有不可預測性或不準確性。
長時期大範圍天氣預報,是對於地球大氣這個複雜系統進行觀測計算與分析判斷。它受到地球大氣諸多隨時隨地變化的因素的影響與制約,可想其綜合效果的預測是難以精確無誤的、蝴蝶效應是在所難免的。
我們人類研究的物件還涉及到其他複雜系統,其內部也是諸多因素交相制約錯綜複雜,其“相應的蝴蝶效應”也是在所難免的。
今天的“蝴蝶效應”或者廣義的“蝴蝶效應”,已不限於當初羅侖茲的蝴蝶效應僅對天氣預報而言。而是一切複雜系統對初值極為**性的代名詞或同義詞。(未完待續。。)