“蝴蝶效应”发现者爱德华·罗伦兹诞辰

“蝴蝶效应”发现者爱德华·罗伦兹 科技世界网1917年5月23日,美国气象学家,混沌理论之父,“蝴蝶效应”发现者爱德华•诺顿•罗伦兹出生在美国西康涅狄格州的首府哈特福德市。罗伦兹说过一句很出名的话:一个蝴蝶在巴西轻拍翅膀,可以导致一个月后德克萨斯州的一场龙卷风。罗伦兹是个兴趣十分广泛的人,他喜欢越野滑雪、徒步旅行,去世前的一周,他还参加过一次徒步活动。尽管他给人的印象是严谨和注重细节,但事实上,罗伦兹自己的办公室是一个非常混乱的空间,多年前,他的学生曾在其中发现了一堆让人从未发表的论文和研究报告。罗伦兹的朋友和学生形容他是个“安静的怪杰”、“所见过最有组织的人”,他的同事也说罗伦兹惜字如金,让他开口说话难如登天,但他们都称赞他是个亲切且谦虚的人。

罗伦兹提出的混沌理论被认为是“对基础科学产生了深远的影响,是继牛顿之后让人类对自然的看法发生了翻天覆地的变化。”他的理论最为人称道的是“蝴蝶效应”,即“巴西的蝴蝶拍一下翅膀,会对周围的大气系统产生一些作用,这些作用会不断地被放大,最后可能会引发美国德州的龙卷风”。它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。“广义的蝴蝶效应”已不限于天气预报,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性。

另外,罗伦兹所提出的“决定性混沌”被指是自牛顿以来另一引人注目的人类自然观的“进化论”,他因此于1991年获颁基础科学京都奖。罗伦兹认为:人类本身都是非线性的,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,比非混沌系统快得多。科学家们对混沌理论评价很高,认为“混沌学是物理学发生的第三次革命”,它与相对论、量子力学同被列为20世纪的最伟大发现之一。量子力学质疑微观世界的物理因果律,而混沌理论则紧接着否定了包括宏观世界拉普拉斯式的决定型因果律。这一理论已被广泛应用于各个领域,如商业周期研究、动物种群动力学、流体运动、行星运转轨道、半导体电流、医学预测(如癫痫发作)以及军事等。

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