混沌筆記 1

2021-08-22 07:54:26 字數 830 閱讀 3555

混沌理論,是近三十年才興起的科學革命,它與相對論與量子力學同被列為二十世紀的最偉大發現和科學傳世之作。量子力學質疑微觀世界的物理因果律,而混沌理論則緊接著否定了包括巨集觀世界拉普拉斯(laplace)式的決定型因果律。

美國氣象學家洛倫茨在2o世紀6o年代初研究天氣預報中大氣流動問題時,揭示出混沌現象具有不可預言性和對初始條件的極端敏感依賴性這兩個基本特 點,同時他還發現表面上看起來雜亂無章的混沌,仍然有某種條理性。其對初始條件的極端敏感依賴性表現為蝴蝶效應:今天北京乙隻蝴蝶展翅翩翩對空氣造成擾 動,可能導致下個月紐約的大風暴。

混沌的發現揭示了我們對規律與由此產生的行為之間——即原因與結果之間——關係的乙個基本性的錯誤認識。我們過去認 為,確定性的原因必定產生規則的結果,但現在我們知道了,它們 可以產生易被誤解為隨機性的極不規則的結果。我們過去認為,簡單的原因必定產生簡單的結果(這意昧著複雜的結果必然有複雜的原因),但現在我們知道了,簡 單的原因可以產生複雜的結果。我們認識到,知道這些規律不等於能夠預言未來的行為。

這一思想已被一群數學家和物理學家,其中包括威廉·迪托 (william ditto)、艾倫·加芬科(alan garfinkel)和吉姆·約克 (jim yorke),變成了一項非常有用的實用技術,他們稱之為混沌控制。實質上,這一思想就是使蝴蝶效應為你所用。初始條件的小變化產生隨後行為的大變化,這 可以是乙個優點;你必須做的一切,是確保得到你想要的大變化。對混沌動力學如何運作的認識,使我們有可能設計出能完全實現這一要求的控制方案。這個方法已 取得若干成功。混沌控制的最早成就之一,是僅用衛星上遺留的 極少量肼使一顆「死」衛星改變軌道,而與一顆小行星相碰撞。美國 國家航空與航天管理局操縱這顆衛星圍繞月球旋轉5圈,每一圈 用射出的少許肼將衛星輕推一下,最後實現碰撞。

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