什么是蝴蝶效应?

Question

什么是蝴蝶效应?

Answer 1

　　蝴蝶效应（ The Butterfly Effect）是指在一个动力系统中,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.这是一种混沌现象.蝴蝶在热带轻轻扇动一下翅膀,遥远的国家就可能造成一场飓风.蝴蝶效应也是系列科幻惊悚电影的名称,《蝴蝶效应 1》于2004年上映,续集《蝴蝶效应2》于2006年上映,《蝴蝶效应3》是一部前传性质的电影,于2009年上映.玛利亚·凯莉于2008年推出的新碟也以《蝴蝶效应》为名.
　　目录
　　1、基本概念
　　理论基础
　　蝴蝶效应的含义
　　由来
　　产生蝴蝶效应的内在机制
　　感悟
　　远距离煽动
　　举例
　　蝴蝶效应的启示
　　蝴蝶效应的例子
　　蝴蝶效应与混沌学
　　蝴蝶效应与基因学
　　2、系列电影蝴蝶效应1
　　剧情介绍
　　《蝴蝶效应 1》共有4个结局（4个版本）
　　幕后制作
　　蝴蝶效应电影解析
　　相关影评
　　蝴蝶效应2
　　简介
　　演员介绍
　　导演介绍
　　剧情介绍
　　蝴蝶效应 2 影评
　　蝴蝶效应3
　　简介
　　贴吧相册 1、基本概念
　　理论基础
　　蝴蝶效应的含义
　　由来
　　产生蝴蝶效应的内在机制
　　感悟
　　远距离煽动
　　举例
　　蝴蝶效应的启示蝴蝶效应的例子蝴蝶效应与混沌学蝴蝶效应与基因学2、系列电影
　　蝴蝶效应1 剧情介绍 《蝴蝶效应 1》共有4个结局（4个版本） 幕后制作 蝴蝶效应电影解析 相关影评 蝴蝶效应2 简介 演员介绍 导演介绍 剧情介绍 蝴蝶效应 2 影评 蝴蝶效应3 简介贴吧相册 展开
　　编辑本段1、基本概念
　　美国气象学家爱德华·罗伦兹（Edward Lorenz）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.”在以后的演讲和论文中他用了更加有诗意的蝴蝶.对于这个效应最常见的阐述是：“一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中蝴蝶,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.他称之为混沌学. 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,而且十分像一只蝴蝶张开的双翅,因而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. 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.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”. 蝴蝶效应在混沌学中也常出现,又被称作非线性. 先从美国麻省理工学院气象学家罗伦兹（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,意图利用计算机的高速运算来提高长期天气预报的准确性.1963年的一次试验中,为了更细致地考察结果,他把一个中间解0.506取出,提高精度到0.506127再送回.而当他到咖啡馆喝了杯咖啡以后回来再看时却大吃一惊：本来很小的差异,结果却偏离了十万八千里!再次验算发现计算机并没有毛病,洛伦兹（Lorenz）发现,由于误差会以指数级增长,所以在这种情况下,一个微小的误差随着不断推移将会造成截然不同的后果.他于是认定其为“对初始值的极端不稳定性”,即“混沌 ”,又称“蝴蝶效应”,南美洲蝴蝶拍拍翅膀,将使北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,以至于科学家都不理解,几家科学杂志也都拒登他的文章,他们认为这“违背常理”：相近的初值代入确定的方程,结果也应相近才对,怎么能大大偏离呢! 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?大家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. 运用马列主义的辩证思维来看,这就是量变与质变的关系.
　　编辑本段理论基础
　　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,可能在两周后在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,由此引起连锁反应,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. 蝴蝶效应是混沌学理论中的一个概念.它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：中国宣布发射导弹,港台100亿美元流向美国.“蝴蝶效应”也可称“台球效应”,它是“混沌性系统”对初值极为敏感的形象化术语,也是非线性系统在一定条件（可称为“临界性条件”或“阈值条件”）出现混沌现象的直接原因.
　　编辑本段蝴蝶效应的含义
　　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.这如同打台球、下棋及其他人类活动,往往“差之毫厘,失之千里”、“一招不慎,满盘皆输”.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,它受到地球大气温度、湿度、压强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、蝴蝶效应是在所必然的．我们人类研究的对象还涉及到其他复杂系统（包括“自然体系”与“社会体系”）,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”也是在所必然的.“今天的蝴蝶效应”或者“广义的蝴蝶效应”已不限于当初洛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语,其含义是：对于一切复杂系统,在一定的“阈值条件”下,其长时期大范围的未来行为,对初始条件数值的微小变动或偏差极为敏感,即初值稍有变动或偏差,将导致未来前景的巨大差异,这往往是难以预测的或者说带有一定的随机. 蝴蝶效应是说,初始条件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.有些小事可以糊涂,有些小事如经系统放大,则对一个组织、一个国家来说是很重要的,就不能糊涂.
　　编辑本段由来
　　洛伦兹曲线 - 知识 “蝴蝶效应”的概念,是气象学家洛伦兹1963年提出来的.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,意图是利用计算机的高速运算来提高长期天气预报的准确性. 洛伦兹曲线 - 知识
　　它的由来是这样的：1963年的一次试验中,美国麻省理工学院气象学家洛伦兹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,在一次科学计算时,洛伦兹对初始输入数据的小数点后第四位进行了四舍五入.他把一个中间解0.506取出,提高精度到0.506127再送回.而当他喝了杯咖啡以后,回来再看时大吃一惊：本来很小的差异,前后计算结果却偏离了十万八千里!前后结果的两条曲线相似性完全消失了.再次验算发现计算机并没有毛病,洛伦兹发现,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造成了巨大的后果.后来,洛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,经过逐级放大,形成巨大的大气运动. 于是,洛伦兹认定,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.他于是认定这为：“对初始值的极端不稳定性”,即：“混沌”,又称“蝴蝶效应”.从此以后,所谓“蝴蝶效应”之说就不胫而走.
　　编辑本段产生蝴蝶效应的内在机制
　　所谓复杂系统,是指非线性系统且在临界性条件下呈现混沌现象或混沌性行为的系统.非线性系统的动力学方程中含有非线性项,它是非线性系统内部多因素交叉耦合作用机制的数学描述.正是由于这种“诸多因素的交叉耦合作用机制”,才导致复杂系统的初值敏感性即蝴蝶效应,才导致复杂系统呈现混沌性行为.目前,非线性学及混沌学的研究方兴未艾,这标志人类对自然与社会现象的认识正在向更为深入复杂的阶段过渡与进化.从贬义的角度看,蝴蝶效应往往给人一种对未来行为不可预测的危机感,但从褒义的角度看,蝴蝶效应使我们有可能“慎之毫厘,得之千里”,从而可能“驾驭混沌”并能以小的代价换得未来的巨大“福果”.蝶效应用的是比喻的手法,并不是说蝴蝶引起的飓风. “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. “蝴蝶效应”的理论以实证手段证明了中国1300多年前《礼记·经解》：“《易》曰：‘君子慎始,差若毫厘,缪以千里.’”《魏书·乐志》：“但气有盈虚,黍有巨细,差之毫厘,失之千里.”的哲学思想,从这点说明感知比认知来得直接,其所谓的吸引子就是《混元场论》中元外场作用,其《混沌学》的非线性理论就是《混元场论》场中对象元独立的绝对计数时间体系. 蝴蝶效应的研讨意义：混沌和非混沌,逻辑演绎系统和断层之间的选择问题,就是我们关注蝴蝶效应的意义所在,中国古代也有学派注重善始善终的问题,是说善于展开一个系统,也善于结束这个系统,以这个为目的而研究的方法论.进而,可以说,蝴蝶效应实质是一种方法论,这种方法论,承认系统的边界,是建立在宇宙无限论之上的探讨宇宙的有限性的方法. 中国《韩非子·喻老》昔者纣为象箸而箕子怖.以为象箸必不加于土鉶,必将犀玉之杯.象箸玉杯必不羹菽藿,则必旄象豹胎.旄象豹胎必不衣短褐而食于茅屋之下,则锦衣九重,广室高台.吾畏其卒,故怖其始.居五年,纣为肉圃,设炮烙,登糟邱,临酒池,纣遂以亡.故箕子见象箸以知天下之祸,故曰：『见小曰明.』 商纣的王叔箕子见到纣王用象牙筷子就很害怕,因为有了象牙筷子,杯子也换成发犀玉杯,有了象牙筷子犀玉杯就不吃粗食豆汤,要吃牛肉,象肉,豹肉,未出世的胎肉等精美的食物.吃牛肉象肉豹肉胎肉,就不会穿着短的粗布衣在茅屋中食饭,就穿着很多华衣美服,在华丽的宫殿进食.箕子怕他亡国. 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. 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.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. 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一不可重复、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.从洛伦茨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.在此,由于知识有限,我们只是做了极其肤浅的介绍和引入,希望有更多人能走进混沌之门,以更深邃的眼光来审视这个世界.今后或许能致力于此方面的研究.
　　编辑本段感悟
　　横扫城镇的龙卷风,常从蝴蝶扇动翅膀开始；横过深谷的吊桥,也从用一根细线圈住的小石子开始.事物彼此间都有联系.成功,往往从小事开始. 所以我们要： 1.着眼全局,防微杜渐； 2.明白细节决定成败； 3.捕捉到对生命有意义的“蝴蝶”
　　编辑本段远距离煽动
　　气象预报员可以通过向计算机输入差别很细微的数字并重新预测一次而看到这混沌效应.在最初的几天里,供选择的预报内容将几乎是完全一样的；但是一周以后就看上去十分不同了（除非是处在一种不同寻常的稳定的天气类型中）.不管这些公式有多么精确,也不管你输入的数据有多好,一周之后那些小到我们无法注意的细微的效应可能会对结果造成显著的影响.洛伦兹把这称作“蝴蝶效应”（the butterfly effect)他假设一只在巴西丛林里煽动翅膀的蝴蝶会在大气中激起几个月后有可能改变伦敦天气的小旋风.