科学的美

• 1961年冬季的一天，洛伦茨在电脑上进行关于天气预报的计算（气象学家）。为了考察一个很长的序列，他走了一条捷径，没有令计算机从头运行，而是从中途开始。他把上次的输出直接打入作为计算的初值，然后他穿过大厅下楼，去喝咖啡。一小时后他回来时，发生了出乎意料的事。第一次的计算机运算结果，打印只显示到小数点后三位的0.506，而非完整的小数点后六位：0.506127。这个远小于千分之一的差异，造成第二次的仿真结果和第一次完全不同。在短时间内，相似性完全消失了。进一步的计算表明，输入的细微差异可能很快成为输出的巨大差别。洛伦茨从这个惊人的结果发现，准确预测天气只是人类的幻想，进而揭示出混沌现象具有不可预言性和对初始条件的极端敏感依赖性这两个基本特点 ，“对决定论的重大挑战”。洛伦茨最初使用的是“海鸥效应”来形容这种现象，不过这并不是一个完全新颖的比喻：爱伦坡曾声称人们挥着手可能会影响大气条件，但洛伦茨是第一次对此进行系统思考并形成新的理论的人。他把这一发现写成研究论文，于1963年出版，并于1972年正式提出“蝴蝶效应”这一著名的名词。一种可能是：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。“蝴蝶效应”的两重含义：1.美学意义：洛伦茨是一位伟大的科学家，他的杰出工作在于把复杂的自然科学现象进行了简化，使得“蝴蝶效应”具有美学意义。科学理论也应该具有美学意义，“蝴蝶效应”就是其中一个杰出表现。2.科普意义：洛伦茨也是一位伟大的科普作者，如果当时他不是用“蝴蝶效应”这个词来表述“非线性”理论，那这个科学发现不可能像现在那样深入人心。科学工作常常被枯燥复杂的数字、理论包围，伟大的科学家在于他们能用最简单形象的语言描述出版，让一般人理解甚至接受。3.直观意义：抽象数学模型的时间演化相图颇似一直蝴蝶。进行天气预报，首先要测量一些数据作为运算的初始条件，但测量的精度必然要有一定的限制，不可能无限精确。“蝴蝶效应”是洛伦茨对长期天气预报不可能数学表述的形象说法。是否真的是一只蝴蝶扇动翅膀，就会引起远处刮起风暴？蝴蝶效应本质上说的是长期预报的不可能性。 如果真的要回答“一只蝴蝶拍一下翅膀会不会在得克萨斯州引起龙卷风？”那回答只有唯一的一个，就是不知道！也就是一只蝴蝶拍一下翅膀，可能会引起龙卷风，但也完全可能什么事情都没有！我觉得，其实人生就是这样，可能你现在不经意间学会的一样东西，今后会起很大作用，如果你要问现在做这个到底有没有意义，那回答也是不知道；总之，多行善事，多帮助需要帮助的人。