混沌傳說
(1)我們這裏討論的混沌壹般是從有序狀態演化為混沌狀態,因此稱為非平衡混沌。
(2)混沌是確定性系統固有的隨機性,它與我們過去所知道的隨機現象(如擲骰子和擲硬幣)有很大不同。具有混沌的系統的短期行為是可以知道的,只有經過長期演化後結果才是不確定的。
(3)混沌對初始值的敏感依賴性。在線性系統中,微小的擾動只會在結果中產生微小的偏差,但對於混沌系統來說,則是“失之毫厘,謬以千裏。”
(4)混亂不是簡單的無序,也不是通常意義上的秩序。
首先,混沌運動是典型的非周期運動,它打破了周期運動的對稱性,而對稱性的打破本質上意味著秩序的改善,因此混沌運動是另壹種類型的秩序;混沌區域中的系統行為並非真的壹團亂麻,混沌譜本身具有無限的內部結構,其中嵌套著各種周期窗口,非周期和周期密不可分地交織在壹起,表明混沌行為是非平庸的秩序;混沌中的無限嵌套結構具有尺度變換的不變性,其結構在局部放大後與整體相似,這種自相似性在某種意義上也是對稱的。因此,混沌可以被視為具有更高級對稱特征的有序狀態。
其次,非平衡混沌遵循壹些共同的規律:奇怪的吸引子行為。吸引子是描述相空間中力學系統狀態的壹組狀態點,這些點或點集對系統相空間的運動軌跡有吸引作用;而有些點是狀態達不到的點,叫做排斥。從相空間中任何壹點開始的運動軌跡總是更接近某個吸引子,而遠離排斥吸引子。混沌吸引子不同於壹般系統的吸引子。混沌系統的相軌跡進入吸引子後,兩個彼此非常接近的軌跡將呈指數分離。壹方面,狀態的演化最終會進入吸引子,另壹方面,初值的敏感依賴性使系統表現出隨機特性,形成壹個矛盾的統壹體。
混沌絕不是壹堆有趣的數學現象。混亂是比秩序更普遍的現象。它讓我們對物質世界有了更深刻的理解,為我們研究自然界的復雜性開辟了壹條道路,也引發了壹些關於物質世界認識論的哲學思考。