混沌不是随机:一个复杂系统科学家解释

由:米切尔Newberry|
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微小的变化,比如蝴蝶扇动翅膀,在一个混乱的系统中会被放大。教育图片/盖蒂图片

混乱会让人联想到侏罗纪公园里狂奔的恐龙,或者我朋友刚学会走路的孩子在客厅里乱翻。

在一个混乱的世界你永远不知道会发生什么。事情一直在发生,被各种随机的冲动所驱使。

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但混沌在物理学和气候科学方面有更深的含义,与某些系统有关,比如18新利最新登入天气或者一个蹒跚学步的孩子的行为,都是无法预测的。

科学家将混沌定义为当前微小变化的放大效应,从而导致长期的不可预测性。画两个几乎相同的故事线。在一个版本中,两个人在火车站偶遇;但在另一种情况下,火车提前10秒到达,会议从未举行。从那时起,两条情节线可能就完全不同了。

通常这些小细节并不重要,但有时微小的差异会产生复杂的后果。这种复合导致了混乱。

上世纪六七十年代一系列令人震惊的发现表明,制造混乱是多么容易。18新利最新登入没有什么比老爷钟摆动的钟摆更容易预测的了。但如果你通过增加另一个轴把一个钟摆分开,摆动就变成了非常不可预测

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如果火车早到几秒钟,谁不会在人群中相遇呢?
SOPA图片/盖蒂图片

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混沌不同于随机

作为复杂系统科学家,我想了很多什么是随机的

一副纸牌和天气有什么区别?你无法预测你的下一手牌——如果你能,他们会把你赶出赌场——而你却可以猜测明天的天气。那两周后的天气呢?还是一年之后?

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随机性,就像纸牌或骰子一样,是不可预测的,因为我们没有正确的信息。18luck手机登录混乱介于随机和可预测之间。混沌系统的一个特点是短期内的可预测性随着时间的推移而迅速失效,如河流激流或生态系统

混沌理论为何重要

艾萨克·牛顿将物理学设想为一套规则,支配着发条一样的宇宙——这些规则一旦启动,就会导致预先确定的结果。但混沌理论证明即使是严格的规则和近乎完美的信息18luck手机登录会导致不可预知的结果。

这种认识在决定什么类型的事情是可预测的方面具有实际应用。混乱就是为什么没有天气应用程序能告诉你两周后的天气——根本不可能知道。

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另一方面,更广泛的预测仍然是可能的。我们无法预测一年后的天气,但我们仍然知道每年这个时候的天气情况。这就是18新利最新登入气候是可以预测的即使天气不好。混沌和随机理论帮助科学家们分辨出哪些预测是有意义的,哪些是没有意义的。

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混乱可以解释为什么气候是可预测的,而天气是不可预测的。
SOPA图片/盖蒂图片

米切尔Newberry他是密歇根大学复杂系统的助理教授。

本文转载自谈话在创作共用许可下你可以在原文在此。

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