“蝴蝶效應(yīng)”一詞的來(lái)源是基于混沌學(xué)理論
混沌其實(shí)是非線(xiàn)性系統(tǒng)的一種狀態(tài),這些非線(xiàn)性系統(tǒng)在一定的條件下,會(huì)表現(xiàn)出一些無(wú)規(guī)性,但嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō),應(yīng)該是貌似無(wú)規(guī)性,因?yàn)檫@些貌似無(wú)規(guī)性中又會(huì)出現(xiàn)一定的規(guī)則性,一般就稱(chēng)系統(tǒng)出現(xiàn)了混沌狀態(tài)。
因此,混沌的定義可以理解為:混沌就是系統(tǒng)的無(wú)規(guī)行為中的規(guī)律性。
混沌學(xué)的典型例子:一個(gè)是三體問(wèn)題,還有一個(gè)就是蝴蝶效應(yīng)。
三體問(wèn)題是科學(xué)發(fā)展史上第一個(gè)出現(xiàn)混沌的問(wèn)題,龐加萊發(fā)現(xiàn),即使在簡(jiǎn)單的三體問(wèn)題中,方程的解的狀況也十分復(fù)雜,以至于對(duì)于給定的初始條件,幾乎是沒(méi)有辦法預(yù)測(cè)當(dāng)時(shí)間趨于無(wú)窮時(shí),軌道的最終命運(yùn)。
蝴蝶效應(yīng):蝴蝶效應(yīng)一詞的出現(xiàn),是1960年,美國(guó)科學(xué)家愛(ài)德華.洛倫茨(Edward Lorenz)利用計(jì)算機(jī)來(lái)做天氣預(yù)報(bào)。
洛倫茨運(yùn)用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的計(jì)算機(jī),排出了云團(tuán)的運(yùn)動(dòng)方程式,計(jì)算機(jī)輸出的結(jié)果基本與觀測(cè)符合。1961年的某天,為了檢測(cè)一個(gè)很長(zhǎng)的計(jì)算過(guò)程,洛倫茨想走捷徑,他并沒(méi)有從原來(lái)的初始條件出發(fā),而是利用計(jì)算機(jī)輸出的一中間結(jié)果作為初始條件輸入,意外情況出現(xiàn)了,氣候的變化開(kāi)始遵循了原來(lái)的計(jì)算結(jié)果,但是時(shí)間一長(zhǎng),偏離就出現(xiàn)了,而且越來(lái)越大。
后來(lái)他發(fā)現(xiàn)這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)為了節(jié)省空間,輸出的結(jié)果與實(shí)際的結(jié)果之間存在截?cái)嗾`差,而洛倫茨利用這存在誤差的輸出條件作為初始條件,最終導(dǎo)致了“巨大的氣象災(zāi)難”,這種對(duì)初始條件的敏感性成為“蝴蝶效應(yīng)”。蝴蝶效應(yīng)被形象的描述成:一只南美洲亞馬遜河流域的蝴蝶,輕輕的撲動(dòng)了幾下翅膀,兩周后,在美國(guó)德克薩斯州引發(fā)了一場(chǎng)龍卷風(fēng)。
洛倫茨吸引子
分形:具有分形維數(shù)的幾何圖形成為分形,分形幾何與混沌動(dòng)力學(xué)有著密切的聯(lián)系,非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)的軌跡需要分形幾何來(lái)描述。譬如用分形維數(shù)描述海岸線(xiàn):海岸線(xiàn)的分形維數(shù)越高,說(shuō)明形狀的復(fù)雜度越高。
芒德布羅(Mandelbrot)集
此外,“蝴蝶效應(yīng)”也被引申到社會(huì)學(xué)與心理學(xué):
蝴蝶效應(yīng)在社會(huì)學(xué)界用來(lái)說(shuō)明:一個(gè)壞的微小的機(jī)制,如果不加以及時(shí)地引導(dǎo)、調(diào)節(jié),會(huì)給社會(huì)帶來(lái)非常大的危害,戲稱(chēng)為“龍卷風(fēng)”或“風(fēng)暴”;一個(gè)好的微小的機(jī)制,只要正確指引,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力,將會(huì)產(chǎn)生轟動(dòng)效應(yīng),或稱(chēng)為“革命”。
蝴蝶效應(yīng)在心理學(xué)方面的應(yīng)用:蝴蝶效應(yīng)指一件表面上看來(lái)毫無(wú)關(guān)系、非常微小的事情,可能帶來(lái)巨大的改變。此效應(yīng)說(shuō)明,事物發(fā)展的結(jié)果,對(duì)初始條件具有極為敏感的依賴(lài)性,初始條件的極小偏差,將會(huì)引起結(jié)果的極大差異。 當(dāng)一個(gè)人小時(shí)候受到微小的心理刺激,長(zhǎng)大后這個(gè)刺激會(huì)被放大,電影《蝴蝶效應(yīng)》中作了精彩詮釋。
以上是對(duì)“蝴蝶效應(yīng)”的簡(jiǎn)要介紹,不夠詳盡及存在偏頗之處,萬(wàn)望指正批評(píng)。
參考文獻(xiàn):
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