什么是混沌 一位复杂的系统科学家解释说

混沌让人想起侏罗纪公园里狂野奔跑的恐龙，或者我朋友的蹒跚学步的孩子在客厅里肆虐的画面。

在混乱的世界中，您永远不知道会发生什么。在任何类型的随机冲动的驱动下，事情一直在发生。

但混沌在物理学和气候科学方面具有更深层次的意义，与某些系统(如天气或幼儿的行为)从根本上是不可预测的有关。

科学家将混沌定义为当前时刻微小变化的放大效应，导致长期不可预测。想象两个几乎相同的故事情节。在一个版本中，两个人在火车站相撞;但另一方面，火车提前 10 秒到达，会议从未发生。从那时起，两条情节线可能完全不同。

通常这些小细节并不重要，但有时微小的差异会产生不断复合的后果。而这种复合就是导致混乱的原因。

1960 年代和 70 年代一系列令人震惊的发现表明制造混乱是多么容易。没有什么比祖父钟的摆动更可预测的了。但是，如果您通过添加另一个轴将钟摆分开一半，摆动将变得非常不可预测。

混沌与随机不同

作为一名复杂系统科学家，我经常思考什么是随机。

一包牌和天气有什么区别?

你无法预测你的下一手牌——如果可以，他们会把你赶出赌场——而你可能可以猜测明天的天气。但是两周后的天气呢?还是一年后?

随机性，就像卡片或骰子一样，是不可预测的，因为我们只是没有正确的信息。混乱介于随机和可预测之间。混沌系统的一个标志是短期内的可预测性，随着时间的推移会迅速分解，如河流急流或生态系统。

为什么混沌理论很重要

艾萨克·牛顿 (Isaac Newton) 将物理学设想为一组管理发条宇宙的规则——这些规则一旦启动，就会导致预定的结果。但混沌理论证明，即使是最严格的规则和近乎完美的信息也可能导致不可预测的结果。

这种认识在决定什么样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可以告诉你两周后的天气——这是不可能知道的。

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，但我们仍然知道一年中这个时候的天气情况。这就是即使在没有天气的情况下也可以预测气候的方式。混沌和随机性理论帮助科学家理清哪些类型的预测有意义，哪些类型没有意义。

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