中国人对于盘古开天地的神话故事应该都不陌生,盘古打破混沌世界,造就天地万物,是中华民族记忆中的英雄。实际上不仅是中国神话是这样的,在许多神话中世界都始源于混沌,起初天地连在一起,即处于混沌状态,直至创世神将他们分开。

从世界各地的神话故事起源我们可以做个简单的分析:关于宇宙起源,混沌是人类早期普适性的猜测或推理。

被称为“二十世纪三大科学革命”的相对论、量子理论和混沌理论从1900年到1963年间被逐一提出,从颠覆性的修正了人类科学整体的认知,这也是这一个多世纪人类之所以可以取得如此大的成就的原因。

可是对人类影响如此大的三大科学革命,却不约而同的在提出后遭遇了不算短的一段质疑期:

1905年狭义相对论被爱因斯坦提出,1915年广义相对论被提出,20世纪20年代被世人广泛接受

1963年美国气象学家爱德华·诺顿·洛伦茨提出混沌理论,在20世纪80年代被广泛接受

一个崭新的理论体系天才般的被提出后,从来都是少数人的信仰,大多数人都需要在新理论被不断的论证后才会逐渐转变自己的思维,认可新的科学理论体系。

在国际知名的科普作家詹姆斯·格雷克的成名作《混沌:开创一门新科学》(后称《混沌》)一书中,对于混沌理论从被提出到在各个科学领域接受就是一个典型的这样的过程。

詹姆斯·格雷克 国际知名的科普作家、科技记者、科技史家,也是一位作品被视为对现代科技产生文化冲击的互联网先锋,他由于使用叙事非小说技巧介绍陌生复杂概念而广为人知,被称为“史上最伟大科技作家之一”。格雷克的作品已被翻译成三十种语言。1987年,他的首部作品《混沌》入围美国国家图书奖和普利策奖决赛,并成为畅销书,使得“混沌”“蝴蝶效应”的说法家喻户晓。

《混沌》不是一本简单的混沌理论的科普书,书中以篇章的形式被作者鲜活的文笔讲述了混沌理论在数学、物理学、计算机科学、气象学、生态学、生理学、天文学、经济学等各领域中是如何掀起一场认知的新浪潮的。从洛伦茨开始的各位科学家们超乎常人的敏锐、执着和创造力,敢于打破经典思想的禁锢,勇敢的追寻真理之旅的精彩与波折,欢欣与沮丧在书中一一呈现,小白也能看懂,难怪稳居科普读物排行榜30余年,被译为25种语言,值得一读再读。

1963年,彼时名不见经传的美国气象学家爱德华·洛伦兹(Edward N.Lorenz)向纽约科学院提交了一篇名为《决定论式的非周期性流》的论文,在这篇论文中,“混沌”,又称“蝴蝶效应”被第一次提出。

“蝴蝶效应”被现代的我们熟悉的阐述是这样的:“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。”

从气象学的角度来解说:蝴蝶扇动翅膀的运动,导致其身边的空气系统发生变化,并产生微弱的气流,而微弱的气流的产生又会引起四周空气或其他系统产生相应的变化,由此引起一个连锁反应,最终导致其他系统的极大变化。

身为气象学家的洛伦兹敏感的发现由于误差会以指数形式增长,一个微小的误差随着不断推移可能会造成了巨大的后果。他认为,在大气运动过程中,即使各种误差和不确定性很小,也有可能在过程中将结果积累起来,经过逐级放大,形成巨大的大气运动。所以,长期的准确预测天气是不可能的。

“蝴蝶效应”的初始就是混沌的,在不准确或者说是不精确中产生的,所以什么样的可能都会发生。

科学家给混沌下的定义是:混沌是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动,一个确定性理论描述的系统,其行为却表现为不确定性一不可重复、不可预测,这就是混沌现象。

马蹄铁上一个钉子是否会丢失,本是初始条件的十分微小的变化,但其“长期”效应却是一个帝国存与亡的根本差别。这就是军事和政治领域中的所谓“蝴蝶效应”。混沌系统对外界的刺激反应,比非混沌系统快。

在现实生活和实际工程技术问题中,混沌是无处不在的。从洛伦茨第一次发现混沌现象至今,关于混沌的研究一直是科学家、社会学家、人文学家所关注的。

格雷克的写作叙事风格极其有吸引力,在《混沌》中,他在第一章详尽的介绍了洛伦兹在1963年天才的提出混沌理论后,在接下来的几个章节中故事性的讲述了混沌理论被各个领域的科学家逐渐关注和接受的经历。

在计算机和网络完全没有普及的上个世纪,洛伦兹的混沌理论在小范围内因缘际会被一部分早期混沌科学家所了解。

木星大红斑被证明是一个自组织的系统,由创造出周围那些变幻莫测的混乱的同种非线性因素所创造和维持的,是稳定的混沌。

而在这之前的20年间,每一个早期转向混沌的科学家都有一个曾经得不到鼓励或遭受感慨第一的故事可说。可是也正是源于他们敏锐的科学判断力,即便遭遇到外界的各种质疑和否认,也坚持了下来,最终混沌理论在各个领域获得了不同的论证。

研究混沌,其实就是发现无序中的有序,但今天的世界仍存在着太多的无法预测,混沌,这个话题也必将成为全人类性的问题。

天气的变化、生物的迁徙、心跳的节律、社会的演变……这些看似风马牛不相及的学科,实际上在变幻莫测的“无序”“复杂”和“不确定”中其实都蕴含着有序的结构,经典科学无法阐明和预测的那一点似乎极其容易被忽视的内容,其实正是混沌理论的核心奥秘。

混沌系统其实是一个像钟表一样运行的完全确定的系统,想想真神奇,越想越奇妙!

美国亚利桑那州立大学未来社会创新学院教授、风险创新实验室主任安德鲁·梅纳德说:“如果你想知道“混沌”是如何产生的、它的影响是什么,并顺便了解一下科学是如何真正运作的,那么你应该读读格雷克这部杰作。”

《混沌》是一本让我了解了混沌理论的科普书,也是一本打开我全新认知世界的故事书,推荐给你们!

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