巴西的一只蝴蝶振动翅膀,美国的某个州会引发一场龙卷风,这是为什么呢?

Question

巴西的一只蝴蝶振动翅膀,美国的某个州会引发一场龙卷风,这是为什么呢?

Answer 1

确有此事.这就是著名的“蝴蝶效应”.蝴蝶效应是气象学家洛伦兹1963年提出来的.其大意为：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,可能在两周后引起美国德克萨斯引起一场龙卷风.其原因在于：蝴蝶翅膀的运动,导致其身边的空气系统发生变化,并引起微弱气流的产生,而微弱气流的产生又会引起它四周空气或其他系统产生相应的变化,由此引起连锁反映,最终导致其他系统的极大变化.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.“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”.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不等于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.还有什么不明白的地方再问我.