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蝴蝶定理:周天上的魔法

发布日期:2023-05-12 11:58:14

如果时光倒流,如果时间重来,如果世间万物本可以任意修改——这是一群数学家和计算机科学家想象的世界,他们用蝴蝶定理重新定义了人类认知的边界,提出了不可预测性的悖论。

蝴蝶定理(Butterfly Effect)最初由美国数学家洛伦兹提出,指的是:“如果一只蝴蝶在巴西掀动了它的翅膀,能否引起德克萨斯的一场龙卷风?”这看起来就像是一个经典的科学幽默故事,但它其实揭示了一个现代物理学中重要的概念——同一初始条件下的系统未来状态不可预测。

蝴蝶定理的背后是一个非线性动力系统,决定着气候、流体、化学状态等多种物理系统的演化趋势。在小系统中,蝴蝶的扇动翅膀可以改变空气的质量、温度和压强,从而导致气流的细微变化,最终影响风暴的生成、路径和规模。但在大系统中,这种微小的影响又可以引起全球气候的变迁。

古人所说:“人一出门天地宽”,现在看来这句话其实道出了微观与宏观之间的本质区别。我们也许可以算到整个太阳系的宏观运动规律,但在一个微调的初始条件下,整个系统的行为可能完全改变。

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