蝴蝶扇动翅膀,到底是怎样引发台风的?
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发布时间：2022-05-29 03:13
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时间：2024-11-29 08:52
非线性科学中的混沌现象指的是一种确定的但不可预测的运动状态。它的外在表现和纯粹的随机运动很相似，即都不可预测。但和随机运动不同的是，混沌运动在动力学上是确定的，它的不可预测性是来源于运动的不稳定性。或者说混沌系统对无限小的初值变动和微扰也具有敏感性，无论多小的扰动在长时间以后，也会使系统彻底偏离原来的演化方向。混沌现象是自然界中的普遍现象，天气变化就是一个典型的混沌运动。混沌现象的一个著名表述就是蝴蝶效应：南美洲一只蝴蝶扇一扇翅膀，就会在佛罗里达引起一场飓风。
在大众普遍认知里，" 蝴蝶效应 " 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，而最早提出这一混沌现象的是美国气象学家爱德华 · 罗伦兹（Edward N.Lorenz）1963 年在一篇论文中提到的 "一只海鸥扇动翅膀足以永远改变天气变化"。而在他随后多次的演讲中，罗伦兹博士将这一观点更加形象的描述为 "一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶，偶尔扇动几下翅膀，可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风"，以至于演变成今天我们熟知的，一只蝴蝶扇动翅膀，通过长期连锁反应，可以引发各种气象变化甚至气象灾难。
我们首先回到罗伦兹博士的论文——《决定性的非周期性流》，至于什么是非周期性流，大家有兴趣的可以自行百度。但罗伦兹博士这篇论文的结论却是，"由于不可避免的预报误差，以及不完整的观测数据支持，超长期的天气预报，是几乎不可能完成的任务"，换句话说就是预报误差是会随着时间累加的，经过多个预报周期的累加，所造成的巨大误差。再回到蝴蝶煽动翅膀这个颇具文采的形象比喻里，博士想要说明的其实是，最开始的小误差就像蝴蝶轻拍翅膀那么小，而最终的误差却犹如龙卷风那般大。然而这个比喻很长时间一直被大家误解。
举个例子：今天我们的气象预报是通过将大气运动用复杂而繁多的公式表现在天气模型中。但即便是最顶尖的运算设备，也很难保证 100% 准确，如果通过预报 24 小时后的天气，来运算了 48 小时后的天气，即使再准确也毫无意义，只能作为参考。
因此，虽然蝴蝶效应这个词，在现代交流中的使用，并未完全背离原本的用意。作为混沌学理论的一种解释，自然界中有不少现象可以被称作 " 蝴蝶效应 "。但如果一只蝴蝶真能引发一场风暴，那么这只蝴蝶一定是发动了洪荒之力，或者被梁静茹赋予了 " 撬动地球 " 的勇气。
所以，对于扇动翅膀能引发风暴，这锅蝴蝶不背，海鸥也不背。
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时间：2024-11-29 08:53
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