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看到这等场景,大个儿连忙对大伙儿说:“大家注意,立刻身体贴着岩壁前进!我们头顶上的冰雪随时有可能砸下来,大家一定要当心!”
听到大个儿如此提醒,我们几个人便立刻纷纷贴着岩壁。为了安全起见,谁都没有轻举妄动。
即使这样,我们的身上还是落了些许的冰雪。由于刚刚大个儿情急之下的大声喊叫,头顶上又是一阵冰雪脱落。那冰雪洋洋洒洒,倒是没有什么杀伤力。
可是,那尖尖的的冰锥,可就不是那么回事儿了。只要人被它砸中或者刺中,那就不是那么简单的了。估计就是不死,也得落个终身残疾。
我们几个人都非常担心大个儿刚刚这一声,会不会引起“蝴蝶效应”?所谓“蝴蝶效应”,比较形象的说法是:一只蝴蝶扇动了一下翅膀,就引发了印度的一场海啸。
在一个动力系统中,初始条件下,微小的变化能带动整个系统的长期的巨大的连锁反应。严格的来讲,这是一种混沌现象。
任何事物发展均存在定数与变数,事物在发展过程中其发展轨迹有规律可循。同时,也存在不可测的“变数”。往往还会适得其反,一个微小的变化能影响事物的发展,说明事物的发展具有复杂性。
美国气象学家爱德华.罗伦兹,于1963年在一篇提交纽约科学院的论文中分析了这个效应。
“一个气象学家提及,如果这个理论被证明正确,一只海鸥扇动翅膀,足以永远改变天气变化。”
在之后的演讲和论文中,他用了更加有诗意的蝴蝶来做比喻。
对于这个效应,最常见的阐述是:一只南美洲亚马孙河流域热带雨林中的蝴蝶。偶尔扇动几下翅膀,可以在两周以后,引起美国德克萨斯州的一场龙卷风。
其原因就是,蝴蝶扇动翅膀的运动,导致其身边的空气系统发生变化,并产生微弱的气流。而微弱的气流的产生。又会引起四周空气或其他系统产生相应的变化,由此引起一个连锁反应,最终导致其他系统的极大变化。
这个现象,被他称之为“混沌学”。
当然,“蝴蝶效应”主要还是关于“混沌学”的一个比喻。同时,也是蝴蝶效应的真实反应。不起眼的一个小动作却能引起一连串的巨大反应。
这句话的来源,是这位气象学家制作了一个电脑程序。这个可以模拟气候的变化,并用图像来表示。最后他发现,图像是混沌的。而且十分像一只张开双翅的蝴蝶。
因此,他形象地将这一图形以“蝴蝶扇动翅膀”的方式进行阐释,于是便有了上述的说法。
罗伦兹发现,由于误差会以指数形式增长。在这种情况下,一个微小的误差,随着不断推移和积累,就会造成了巨大的后果。
后来,罗伦兹在一次演讲中提出了这一问题。他认为。在大气运动过程中,即使各种误差和不确定性很小。也有可能在过程中将结果积累起来,并经过逐级放大,形成巨大的大气运动。
所以,长期的准确预测天气是不可能的。
由此结论罗伦兹认定,他发现了新的现象:事物发展的结果,对初始条件具有极为敏感的依赖性。于是他认定这是因为:“对初始值的极端不稳定性”。即“混沌”,又称“蝴蝶效应”。
蝴蝶效应通常用于天气、股票市场等,在一定时段难以预测的比较复杂的系统中。如果这个差异越来越大,那这个差距就会形成很大的破坏力。
为什么天气或者是股票市场,都会有崩盘和不可预测的自然灾害?这背后是不是因为某个不寻常的因素影响。还真的是不好说。
蝴蝶效应在社会学界用来说明:一个微小的机制,如果不加以及时地引导、调节,可能会给社会带来非常大的危害,戏称为“龙卷风”或“风暴”;一个微小的机制,只要正确指引,经过一段时间的努力,将有可能会产生轰动效应,或称为“革命”。
“革命”这个词,我是非常喜欢的。因为,那是一种转变,是一种质的改变。
蝴蝶效应在心理学方面也有应用,它是指一件表面上看来毫无关系、非常微小的事情,可能带来巨大的改变。
此效应说明,事物发展的结果,对初始条件具有极为敏感的依赖性。初始条件的极小偏差,将会引起结果的极大差异。
当一个人小时候受到微小的心理刺激,长大后这个刺激会被放大,电影《蝴蝶效应》中作了精彩的诠释。
起初,我并没有看懂这个电影。可是,后来才想明白这个电影想要表达的意思。
“蝴蝶效应”的初始就是混沌的,在不准确或者说是不精确中产生的,所以什么样的可能都会发生。
同时,它是混沌学理论中的一个概念,一种现象的概括。是指对初始条件敏感性的一种依赖现象:输入端微小的差别,会迅速放大到输出端。
蝴蝶效应在经济生活中比比皆是,比较有名的就是美国的“疯牛病事件”:
2003年,美国发现一宗疑似疯牛病案例,马上就给刚刚复苏的美国经济,带来一场破坏性很强的飓风。
扇动“蝴蝶翅膀”的,是那头倒霉的“疯牛”。受到冲击的,首先是总产值高达1750亿美元的美国牛肉产业和140万个工作岗位。
而作为养牛业主要饲料来源的美国玉米和大豆业,也受到波及,其期货价格呈现下降趋势。但最终推波助澜,将“疯牛病飓风”损失发挥到最大的,还是美国消费者对牛肉产品出现的信心下降。
在全球化的今天,这种恐慌情绪不仅造成了美国国内餐饮企业的萧条,甚至扩散到了全球范围内。至少11个国家宣布紧急禁止美国牛肉进口,连远在大洋彼岸中国广东等地的居民都对西式餐饮也敬而远之。
这让人联想到,几年前一段时间爆发的禽流感。最初在个别国家发现的禽流感,很快波及全球。就算在没有发现禽流感的地区或国家,人们也会“谈鸡色变”。
1998年亚洲发生的金融危机,和美国曾经发生的股市金融风暴,实际上就是经济运作中的“蝴蝶效应”。
1998年太平洋上出现的“厄尔尼诺”现象,就是大气运动引的“蝴蝶效应”。
“蝴蝶效应”是混沌运动的表现形式,也是因素的积累爆发。
当我们进而考察生命现象时,既非完全周期,又非纯粹随机。它们既有“锁频”到自然界周期过程(季节、昼夜等)中的一面,又保持着内在的“自治”性质。
“蝴蝶效应”,在混沌学理论中,是一个概念。它是一种依赖现象:输入端微小的差别,会迅速放大到输出端压倒一切的差别。
就好像是一只蝴蝶,今天在北京扇扇翅膀,可能在大气中引发一系列事件,从而导致某个月纽约一场暴风雨的发生。
就好比一滴很小的水滴,如果在雪坡上向下滚动。随着滚动带起的雪球直径越来越大,雪量也会越滚越大。
罗伦兹将仅仅相差0.0001的两个初始条件输入一个数学方程,计算得出的两条曲线不久就分道扬镳,相差很远。
科学家给混沌下的定义是:混沌是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动。一个确定性理论描述的系统,其行为却表现为不确定性——不可重复、不可预测,这就是混沌现象。
进一步研究表明,混沌是非线性动力系统的固有特性,是非线性系统普遍存在的现象。
牛顿确定性理论,能够完美处理的多为线性系统,而线性系统大多是由非线性系统简化来的。
因此,在现实生活和实际工程技术问题中,混沌是无处不在的。
从罗伦兹第一次发现混沌现象至今,关于混沌的研究一直是科学家、社会学家、人文学家所关注的。研究混沌,其实就是发现无序中的有序。
但今天的世界,仍存在着太多的无法预测。“混沌”这个话题,也必将成为全人类性的问题。
某地上空一只小小的蝴蝶扇动翅膀,而扰动了空气,长时间后可能导致遥远的彼地发生一场暴风雨。以此比喻长时期、大范围天气预报往往因一点点微小的因素造成难以预测的严重后果。
微小的偏差是难以避免的,从而使长期天气预报具有不可预测性或不准确性。
长时期大范围天气预报,是对于地球大气这个复杂系统进行观测计算与分析判断。它受到地球大气诸多随时随地变化的因素的影响与制约,可想其综合效果的预测是难以精确无误的、蝴蝶效应是在所难免的。
我们人类研究的对象还涉及到其他复杂系统,其内部也是诸多因素交相制约错综复杂,其“相应的蝴蝶效应”也是在所难免的。
今天的“蝴蝶效应”或者广义的“蝴蝶效应”,已不限于当初罗仑兹的蝴蝶效应仅对天气预报而言。而是一切复杂系统对初值极为敏感性的代名词或同义词。(未完待续。。)