得到APP《混沌——开创新科学》讲书稿
《混沌——开创新科学》20周年版封面
说“混沌”是门新科学,你可能会觉得有些奇怪,我们平常说话的时候,“混沌”这个词常常给我们随机、混乱的印象,好像混沌系统就是那些内部关系错综复杂,规律不清晰、不明了的复杂系统,怎么能把它和严谨有序的科学联系起来呢?
这其实是一个错误的理解。所谓的“混沌”,并不是指“没有规律”或者“混乱无序”,恰恰相反,混沌系统指的就是那些虽然有规律、但就是无法准确预测的系统,这很挑战我们的直觉。
比如天气系统,就是一个混沌系统。一个天气系统可以用关于温度、气压和风速的方程来描述。但是,即使我们找到了描述天气的方程,我们也没办法进行长期的天气预报,因为一点小小的扰动就会让方程的解变得千差万别。这种效应还有一个非常著名的名字,叫“蝴蝶效应”。你一定听过关于“蝴蝶效应”的一个经典描述,“一只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”。蝴蝶效应就是混沌效应的集中体现,一点微小的扰动就会让系统未来的演化变得完全无法预测。
“蝴蝶效应”的一个经典描述,“一只蝴蝶在巴西轻拍翅膀,可以导致一个月后美国的一场龙卷风”。
说到这里,相信你对混沌的概念已经有了一些基本的印象了。除了蝴蝶效应以外,还有很多有意思的混沌现象,这些现象在上世纪末吸引了许多来自不同领域的科学家,混沌的概念也被用到了物理学、化学、天体力学、生物学、以及社会科学等不同的领域中。混沌现象模糊了我们对“确定性”和“不确定性”的认识,挑战了我们“可预测”和“不可预测”的观念。随着混沌这门新科学的建立,越来越多的人认识到,这也许是相对论和量子力学之后,对人类整个知识体系的又一次冲击。