蝴蝶效应——不止是天气【转】

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由于气候变化是十分复杂的，所以在预测天气时，输入的初始条件不可能包含所有的影响因素（通常的简化方法是忽略次要因素，保留主要因素），而那些被忽略的 次要因素却可能对预报结果产生重大影响，导致错误的结论。由此，洛伦兹认定，尽管拥有高速计算机和精确的测量数据（温度、风速、气压等），也难以获得准确 的长期天气预报。

洛伦兹用一种形象的比喻来表达他的这个发现：一只小小的蝴蝶在巴西上空煽动翅膀，可能在一个月后的美国得克萨斯州会引起一场风暴。这就是混沌学中著名的“蝴蝶效应”，也是最早发现的混沌现象之一。

非线性，俗称“蝴蝶效应”。
什 么是蝴蝶效应？先从美国麻省理工学院气象学家洛伦兹（Lorenz）的发现谈起。为了预报天气，他用计算机求解仿真地球大气的13个方程式。为了更细致地 考察结果，他把一个中间解取出，提高精度再送回。而当他喝了杯咖啡以后回来再看时竟大吃一惊：本来很小的差异，结果却偏离了十万八千里！计算机没有毛病， 于是，洛伦兹（Lorenz）认定，他发现了新的现象：“对初始值的极端不稳定性”，即：“混沌 ”，又称“蝴蝶效应”，亚洲蝴蝶拍拍翅膀，将使美洲几个月后出现比狂风还厉害的龙卷风！
这个发现非同小可，以致科学家都不理解，几家科学杂志也都拒登他的文章，认为“违背常理”：相近的初值代入确定的方程，结果也应相近才对，怎幺能大大远离呢！
线性，指量与量之间按比例、成直线的关系，在空间和时间上代表规则和光滑的运动；而非线性则指不按比例、不成直线的关系，代表不规则的运动和突变。如问：两个眼睛的视敏度是一个眼睛的几倍？很容易想到的是两倍，可实际是 6－10倍！这就是非线性：1＋1等于2。
激光的生成就是非线性的！当外加电压较小时，激光器犹如普通电灯，光向四面八方散射；而当外加电压达到某一定值时，会突然出现一种全新现象：受激原子好象听到“向右看齐”的命令，发射出相位和方向都一致的单色光，就是激光。
非线性的特点是：横断各个专业，渗透各个领域，几乎可以说是：“无处不在时时有。”
如： 天体运动存在混沌；电、光与声波的振荡，会突陷混沌；地磁场在400万年间，方向突变16次，也是由于混沌。甚至人类自己，原来都是非线性的：与传统的想 法相反，健康人的脑电图和心脏跳动并不是规则的，而是混沌的，混沌正是生命力的表现，混沌系统对外界的刺激反应，比非混沌系统快。
由此可见，非线性就在我们身边，躲也躲不掉了。
1979年12月，洛伦兹（Lorenz）在华盛顿的美国科学促进会的一次讲演中提出：一只蝴蝶在巴西扇动翅膀，有可能会在美国的德克萨斯引起一场龙卷风。他的演讲和结论给人们留下了极其深刻的印象。从此以后，所谓“蝴蝶效应”之说就不胫而走，名声远扬了。
“蝴蝶效应”之所以令人着迷、令人激动、发人深省，不但在于其大胆的想象力和迷人的美学色彩，更在于其深刻的科学内涵和内在的哲学魅力。
混沌理论认为在混沌系统中，初始条件的十分微小的变化经过不断放大，对其未来状态会造成极其巨大的差别。我们可以用在西方流传的一首民谣对此作形象的说明。这首民谣说：
丢失一个钉子，坏了一只蹄铁；
坏了一只蹄铁，折了一匹战马；
折了一匹战马，伤了一位骑士；
伤了一位骑士，输了一场战斗；
输了一场战斗，亡了一个帝国。
马蹄铁上一个钉子是否会丢失，本是初始条件的十分微小的变化，但其“长期”效应却是一个帝国存与亡的根本差别。这就是军事和政治领域中的所谓“蝴蝶效应”。
有点不可思议，但是确实能够造成这样的恶果。一个明智的领导人一定要防微杜渐，看似一些极微小的事情却有可能造成集体内部的分崩离析，那时岂不是悔之晚矣？
横过深谷的吊桥，常从一根细线拴个小石头开始。

同样是漫游者转载的网友评论：

——“蝴蝶效应”在社会学界用来说明：一个坏的微小的机制，如果不加以及时地引导、调节，会给社会带来非常大的危害，戏称为“龙卷风”或“风暴”；一个好的微小的机制，只要正确指引，经过一段时间的努力，将会产生轰动效应，或称为“革命”。

——上面的人就分析的非常清楚了，我就一句话好了
相当于中国的千里长堤，溃于蚁穴

——“蝴蝶效应”是否可以颠倒顺序来演变 比如由于N原因德克萨斯洲刮一起龙卷风 然后迫使美国蝴蝶扇动翅膀 如果没有初始值那将意味着什么

——这个是用来说明细节的重要性吗，还是将种必然或者偶然，逆推回去找到任何随意的如同空气与蝴蝶的细微因素。 那么导致最终研究结果的起始因素（蝴蝶），不下亿万......

我在这个帖子下的一个回复，这个回复也贴在心丝标签下了：

[quote]原帖由 conan 于 2006-6-17 12:05 发表
补充说明一下，给第一次接触蝴蝶效应的人　蝴蝶效应的比喻理论只存在于理论中，在实践中并不可能存在 [/quote]

CONAN兄,我对混沌学还是比较了解的.所以关于蝴蝶效应只存在于理论中的说法是不对的.它是真实存在于现实中的.只是也许不会以"扇动翅膀"的那种方式进行.
罗伦次的那次计算确实是混沌理论的缔造者之一.虽然说只是一个模型的结果,然而我们不能死板地看问题,正是这次契机的出现而他又重视这个问题,所以我们对自然的认识才更进一步.
大 自然的一切都是彼此联系的.自然是一个天然的混沌系统,而一件混沌系统的联系是通过两种反馈建立的:正反馈与负反馈.前者是反馈环的正叠加,一个最大众化 的例子就是麦克风离喇叭很近,麦克风捕捉到了喇叭的细微噪音进行反复地放大;后者是反馈环的抑制,具体的例子我一时想不起来.
关于混沌系统的蝴蝶效应,现实中的例子比如:细微的感情触动引发整束神经元发放,因为某一个人的谣言最终导致的股票全面崩溃下跌,监狱中迅速扩散的不满情绪最终导致了整座监狱的暴动.
蝴蝶效应是我们对自然的一个极其重要的认识.通过对蝴蝶的理解,我们可以明白预测与控制是很难行得通的,因为大部分组织系统都与数不清的蝴蝶有关.通过对蝴蝶的理解,我们可以明白为何有可能因为一个人某天的无意识穿戴而导致整个新时尚的出现.
理解蝴蝶效应还有一种很现实的意义,那就是我们可以理解"无力者的力量".这是关于力量控制的理解,让我们理解了人们"与真实在一起"地进行活动,最终就能产生一股极为有影响力的旋风一般的力量.
关 于力量的理解,其实不少文化都有很深刻的理解.比如非洲卡拉哈里沙漠的昆人社会,他们因为意识到个人权力的危害,所以非常注意让人谦虚.(关于个人权力也 就是少数人控制多数人的观点,混沌学也有很深刻的理解.那是一种自组织的形态,一切都自然地形成一个巨大的系统.通过对其的理解,我们可以知道不需要上帝 也能有如此巨大,复杂和微妙的宇宙)
力量是很重要的,但是我们现代社会已经过度依赖力量,因此就产生了许多负面的作用.典型的例子是出现了力量封闭而不是开放的"极限环"系统.因为这个系统是封闭的,所以其中的个体就在争夺有限的力量,最终导致了更多的无力感.这也是现代社会的一个巨大的通病.
之所以说到这些,是因为对力量的争夺是因为不理解蝴蝶的微妙而巨大的影响力.开放系统中的每一个细微的变化都会对整个系统带来深刻的影响........
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说得太多了好像..打得也好累...