美國氣象學家愛德華·洛倫茨(Edward lorenz)在1963提交給紐約科學院的論文中分析了這種影響。“壹位氣象學家提到,如果這個理論被證明是正確的,壹只海鷗扇動翅膀就足以永遠改變天氣。”在後來的演講和論文中,他使用了更多詩意的蝴蝶。對這種效應最常見的解釋是:“壹只蝴蝶在巴西扇動翅膀,壹個月後就能在德克薩斯州引發龍卷風。”
這句話的出處是氣象學家做了壹個電腦程序,可以模擬氣候變化,並用圖像顯示出來。最後他發現圖像很混亂,很像蝴蝶展開的翅膀。所以他用“蝴蝶拍動翅膀”的方式形象地解釋了這個數字,於是就有了上面的說法。
蝴蝶效應通常用於天氣、股票市場等在壹定時間內難以預測的復雜系統。這種效應說明事物發展的結果對初始條件極其敏感,初始條件的最小偏差都會造成結果的巨大差異。
蝴蝶效應在社會學中用來解釋壹個不好的微小機制,如果不及時引導和調整,會給社會帶來巨大的危害,被戲稱為“龍卷風”或“風暴”;壹個好的微小機制,只要引導正確,經過壹段時間的努力就會產生轟動效應,或者稱之為“革命”。
混沌中常出現蝴蝶效應。也稱為非線性。
給出準確的信息
蝴蝶效應是氣象學家Lorenz 1963提出的。壹只蝴蝶在南美洲亞馬遜盆地的熱帶雨林中偶爾扇動翅膀,可能會在兩周內在德克薩斯州引起壹場龍卷風。原因是蝴蝶翅膀的運動導致周圍空氣系統的變化,產生微弱的氣流,反過來又會引起周圍空氣或其他系統的相應變化,引起連鎖反應,最終導致其他系統的巨大變化。這種效應說明事物發展的結果對初始條件極其敏感,初始條件的最小偏差都會造成結果的巨大差異。
蝴蝶效應是混沌理論中的壹個概念。它指的是對初始條件敏感性的依賴。輸入端的微小差異會迅速放大到輸出端。蝴蝶效應在經濟生活中無處不在:中國宣布發射導彈,港臺6543.8+00億美元流向美國。蝴蝶效應(Butterfly effect)又稱臺球效應,是混沌系統對初值極其敏感的壹個比喻術語,也是非線性系統在壹定條件下(可稱為臨界條件或閾值條件)出現混沌現象的直接原因。
壹、蝴蝶效應的由來
蝴蝶效應起源於20世紀60年代初美國氣象學家洛倫茨的發現。在《混沌與分形理論的傳說——奇點的探索》等書中有這樣的描述:“1961年冬天的壹天,洛倫茨在皇家麥克比計算機上計算天氣預報。為了預報天氣,他用計算機求解了模擬地球大氣的13方程。為了研究壹個很長的序列,他走了壹條捷徑,不是讓計算機從頭開始運行,而是中途開始。他直接把最後的輸出打出來作為計算的初始值,然後穿過大廳下樓去喝咖啡。壹小時後,當他回來時,意想不到的事情發生了。他發現天氣從以前的模式迅速變化,不壹會兒,相似性完全消失了。進壹步的計算表明,投入的細微差異可能很快就會變成產出的巨大差異。計算機沒有任何問題,於是洛倫茨認定自己發現了壹種新現象:“對初始值的極端不穩定性”,即“混沌”,也稱“蝴蝶效應”。亞洲蝴蝶的拍打會讓幾個月後美國出現壹場比強風更厲害的龍卷風!這個發現嚴重到科學家都不理解,幾家科學雜誌也拒絕發表他的文章,認為這是“違背常識”:如果把相似的初值代入某些方程,結果應該是相似的,怎麽會相差很遠!原因是蝴蝶翅膀的運動導致周圍空氣系統的變化,產生微弱的氣流,反過來又會引起周圍空氣或其他系統的相應變化,引起連鎖反應,最終導致其他系統的巨大變化。線性是指量與量之間的比例和線性關系,代表空間和時間中有規律的平滑運動;而非線性是指非比例、非線性的關系,表現為無規律的運動和突變。比如:兩只眼睛的視力比壹只眼睛的視力多多少倍?很容易認為是兩次,其實是6 ~ 10次!這就是非線性:1+1不等於2。激光的產生是非線性的!當施加的電壓較小時,激光就像普通電燈壹樣,光向四面八方散射;當施加的電壓達到壹定值時,會突然出現壹個新的現象:被激發的原子仿佛聽到了“向右對齊”的命令,發出同相位同方向的單色光,也就是激光。非線性的特點是跨越所有職業,滲透所有領域,幾乎可以說是“無處不在”。“比如天體運動存在混沌;電、光、聲波的振蕩會突然陷入混沌;地磁場在400萬年內改變方向16次,也是因為混沌。甚至人類本身本來就是非線性的:與傳統思維相反,健康人的腦電和心跳不是有規律的,而是混沌的,混沌是生命力的表現。混沌系統對外界刺激的反應比非混沌系統更快。可見,非線性就在我們身邊,藏不住。這種現象叫做對初始條件的敏感依賴。在天氣預報中,這被稱為‘蝴蝶效應’。..... ""洛倫茨最初利用海鷗效應. "“Lorenz 1979 65438+2月29日在華盛頓美國科學促進協會的演講:‘可預測性:壹只蝴蝶在巴西扇動翅膀會在德克薩斯州引起龍卷風嗎?’"
二,蝴蝶效應的含義
壹只小蝴蝶在某地上空扇動翅膀擾亂了空氣,時間久了可能會在遙遠的地方引發風暴,比喻長期大範圍天氣預報中壹點微小的因素造成的不可預知的嚴重後果。小偏差是不可避免的,這使得長期天氣預報不可預測或不準確。這就像打臺球、下棋等人類活動,往往是“千裏之外,毫厘之差”,“壹著不慎,滿盤皆輸”。長期大尺度天氣預報是對地球大氣這壹復雜系統的觀測、計算、分析和判斷,它受多種隨時隨地發生變化的因素的影響和制約。可以認為,對其綜合效應的預測是難以準確的,蝴蝶效應是不可避免的。我們人類的研究對象還涉及其他復雜系統(包括“自然系統”和“社會系統”),它們的內部約束也是復雜的,其“蝴蝶效應”是不可避免的。“今日蝴蝶效應”或“廣義蝴蝶效應”並不局限於最初的僅用於天氣預報的洛倫茲蝴蝶效應,而是所有復雜系統對初始值極其敏感的代名詞,這意味著對於所有復雜系統來說,在壹定的“閾值條件”下,其長期的、大範圍的未來行為對初始條件的微小變化或偏差極其敏感,即初始值的微小變化或偏差將導致巨大的未來前景。
三、蝴蝶效應的內在機制
所謂復雜系統,是指非線性的,在臨界條件下表現出混沌現象或混沌行為的系統。非線性系統的動力學方程包含非線性項,是對非線性系統中多個因素交叉耦合機制的數學描述。正是由於這種“多因素交叉耦合機制”,復雜系統的初始敏感性,即蝴蝶效應,導致了復雜系統的混沌行為。目前,非線性科學和混沌科學的研究方興未艾,這標誌著人類對自然和社會現象的認識正在向更加深入和復雜的階段過渡和演變。從貶義的角度來看,蝴蝶效應往往給人壹種未來行為不可預測的危機感,但從積極的角度來看,蝴蝶效應讓我們有可能“慎之又慎,壹日千裏”,以較小的代價“治亂”,獲得未來的巨大“加持”。蝴蝶效應是壹個比喻,不是蝴蝶引起的颶風。
1963 12、洛倫茨在華盛頓美國科學促進會的壹次演講中指出,壹只蝴蝶在巴西扇動翅膀,可能會在得克薩斯州引起壹場龍卷風。他的講話和結論給人們留下了深刻的印象。從此,所謂的“蝴蝶效應”不脛而走,名聲遠揚。
蝴蝶效應之所以引人入勝、扣人心弦、引人深思,不僅在於其大膽的想象和迷人的美學色彩,更在於其深刻的科學內涵和內在的哲學魅力。混沌理論認為,在壹個混沌系統中,初始條件的非常微小的變化,經過不斷的放大,會造成其未來狀態的巨大差異。我們可以用西方流傳的壹首民歌來說明這個形象。