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蝴蝶效應 (理論)

蝴蝶效應 (理論)(英語:Butterfly effect)是指在一個動態系統中,初始條件的微小變化,將能帶動整個系統長期且巨大的鏈式反應,是一種混沌的現象。「蝴蝶效應」在混沌學中也常出現。

目錄

理論由來

美國氣象學家愛德華·羅倫茲(Edward N.Lorenz)1963年在一篇提交紐約科學院的論文中分析了這個效應。「一個氣象學家提及,如果這個理論被證明正確,一隻海鷗扇動翅膀足以永遠改變天氣變化。」在以後的演講和論文中他用了更加有詩意的蝴蝶。對於這個效應最常見的闡述是:「一隻南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶,偶爾扇動幾下翅膀,可以在兩周以後引起美國得克薩斯州的一場龍捲風[1]。」其原因就是蝴蝶扇動翅膀的運動,導致其身邊的空氣系統發生變化,並產生微弱的氣流,而微弱的氣流的產生又會引起四周空氣或其他系統產生相應的變化,由此引起一個連鎖反應,最終導致其他系統的極大變化。他稱之為混沌學。當然,「蝴蝶效應」主要還是關於混沌學的一個比喻。也是蝴蝶效應的真實反應。不起眼的一個小動作卻能引起一連串的巨大反應。

這句話的來源,是這位氣象學家製作了一個電腦程序,這個可以模擬氣候的變化,並用圖像來表示。最後他發現,圖像是混沌的,而且十分像一隻張開雙翅的蝴蝶,因而他形象地將這一圖形以「蝴蝶扇動翅膀」的方式進行闡釋,於是便有了上述的說法。

羅倫茲發現,由於誤差會以指數形式增長,在這種情況下,一個微小的誤差隨着不斷推移造成了巨大的後果。後來,羅倫茲在一次演講中提出了這一問題。他認為,在大氣運動過程中,即使各種誤差和不確定性很小,也有可能在過程中將結果積累起來,經過逐級放大,形成巨大的大氣運動。所以,長期的準確預測天氣是不可能的。

於是,羅倫茲認定,他發現了新的現象:事物發展的結果,對初始條件具有極為敏感的依賴性。他於是認定這為:「對初始值的極端不穩定性」,即:「混沌」,又稱「蝴蝶效應」。

含義

「蝴蝶效應」是連鎖效應的其中一種,其意思即一件表面上看來毫無關係、非常微小的事情,可能帶來巨大的改變[2]。此效應說明事物發展的結果,對初始條件具有極為敏感的依賴性,初始條件的改變,將會引起結果的極大差異。

視頻

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蝴蝶效應;理論
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參考文獻