《無言的宇宙》

 出版社：北京聯(lián)合出版公司

 領(lǐng)讀者：楊羽

 時(shí)間：2017年12月6日開始

說到混沌，最能讓人想到的，在古代可能是盤古開天辟地前的那一片混沌，現(xiàn)在可能是氣象圖或者我們平時(shí)提到的蝴蝶效應(yīng)。但是普通人而言混沌意味著無法去尋找規(guī)律。

正如書中所說，混沌意味著門口立了一個(gè)“勿入，危險(xiǎn)！”的牌子，用形而上學(xué)的思想去一筆帶過顯然不是數(shù)學(xué)家的方法，仍有不少的數(shù)學(xué)家仍然邁進(jìn)了混沌的大門。

洛倫茲描述的大氣模型中僅僅是兩個(gè)變量乘積構(gòu)成的新變量就使得整個(gè)大氣模型有了無限的可能，試圖尋找線性因果關(guān)系很有可能無疾而終。但是會(huì)不會(huì)是另一種可能呢？人類可以利用的傳感器只有這么多。

也許自然間存在著足夠的變量來解釋事物的發(fā)展，而我們只能獲得部分變量，這樣的話剩下的便無法用因果關(guān)系來解釋，從而轉(zhuǎn)為另一種說法。

但是好在我們已經(jīng)學(xué)會(huì)了觀察混沌，并且認(rèn)同了混沌是可以觀察的，不再將涉及混沌的部分都?xì)w于玄學(xué)。也許是新的理論，也許是新的技術(shù)，但是人類終將會(huì)扒下混沌的層層面紗。

這部分內(nèi)容，是學(xué)校里老師沒有講過的部分，原來歸屬混沌理論。包括對(duì)湍流的理解?；煦绮⒎枪适碌慕Y(jié)束，而僅是故事的開始?？茖W(xué)家可以用洛倫茲指數(shù)發(fā)現(xiàn)看不見的有趣結(jié)構(gòu)，如海水的分界線。

在人們的數(shù)據(jù)中，哪怕最微不足道的不準(zhǔn)確因子，都有可能會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生指數(shù)式的增加，最終讓預(yù)測(cè)失效。

在生物學(xué)中，細(xì)胞發(fā)出的信號(hào)可能會(huì)出現(xiàn)非線性，在化學(xué)中，試劑之間發(fā)生反應(yīng)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)非線性，在氣體動(dòng)力學(xué)中，當(dāng)空氣成為運(yùn)動(dòng)物體而不是被動(dòng)介質(zhì)時(shí)，方程可能變成非線性。

如此，混沌理論充斥著真實(shí)的世界，而更令人吃驚的是同步混沌的存在，科學(xué)家們雖然一直在孤軍奮戰(zhàn)，但不同版本被放大同樣精細(xì)優(yōu)美。既然我們已經(jīng)學(xué)會(huì)了觀察混沌，那么這一概念便永遠(yuǎn)有生命力和吸引力。

混沌理論。我們的計(jì)算機(jī)已經(jīng)有了強(qiáng)大的計(jì)算功能，為什么我們不能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的天氣呢？拿出手機(jī)查看，只有五天，而我們也知道這五天后面的也會(huì)有變化。

于是一個(gè)氣象學(xué)家洛倫茲，第一個(gè)理解了混沌的數(shù)學(xué)含義，他寫出的方程式，也就是本章所講的洛倫茲的三個(gè)簡(jiǎn)單方程。這些方程都不是線性的，就是這小小的細(xì)節(jié)，讓整個(gè)世界產(chǎn)生了種種不同。

概念：所謂的線性微分方程，其中

1.只能出現(xiàn)函數(shù)本身，以及函數(shù)的任何階次的導(dǎo)函數(shù)；

2.函數(shù)本身跟所有的導(dǎo)函數(shù)之間除了加減之外，不可以有任何運(yùn)算 

3.函數(shù)本身跟本身、各階導(dǎo)函數(shù)本身跟本身，都不可以有任何加減之外的運(yùn)算 

4.不允許對(duì)函數(shù)本身、各階導(dǎo)函數(shù)做任何形式的復(fù)合運(yùn)算，例如：siny、cosy、tany、根號(hào)y、lny、lgx、y2、y3、y^x、x^y。

若不能復(fù)合上面的條件，就是非線性方程。

線性方程描述的是一個(gè)教科書式的世界，只有在這樣的世界里，人們才可能預(yù)測(cè)長(zhǎng)時(shí)間的天氣。然而，真實(shí)的世界是非線性的。

混沌理論是非線性動(dòng)力系統(tǒng)研究的重要部分，數(shù)學(xué)家們?cè)?jīng)在混沌的大門口豎起“危險(xiǎn)！勿入！”的牌子?；煦缋碚撜嬲M(jìn)入科研，即從數(shù)學(xué)物理意義上進(jìn)行深入研究，大概是20世紀(jì)六七十年代的事。那段時(shí)間是混沌理論成果涌現(xiàn)最多的時(shí)期。

19世紀(jì)末，在法國(guó)數(shù)學(xué)家龐加萊對(duì)三體問題的研究中，成了第一個(gè)發(fā)現(xiàn)混沌確定系統(tǒng)的人，并為現(xiàn)代的混沌理論打下了基礎(chǔ)。

混沌的不可預(yù)測(cè)性和初始條件敏感性的發(fā)現(xiàn)美國(guó)氣象學(xué)家洛倫茲，在20世紀(jì)60年代初研究氣象問題時(shí)，發(fā)表的“確定性非周期流”一文。

通過簡(jiǎn)單的包含三個(gè)式子的微分方程組的模擬，揭示出混沌現(xiàn)象具有不可預(yù)測(cè)性和對(duì)初始條件的極端敏感依賴性這兩個(gè)基本特點(diǎn)，并通俗的比喻為“蝴蝶效應(yīng)”，就是本章書上的那幅圖。

20世紀(jì)70年代，李天巖和約克的一篇論文，讓這一領(lǐng)域得到了它極具魅力的名字――混沌。

人類對(duì)于不可知的事物充滿了恐慌，可是諷刺的是，隨著知識(shí)的增加卻愈加發(fā)現(xiàn)自己的無知。于是對(duì)預(yù)測(cè)未知事物和對(duì)預(yù)知未來的渴望從未消失過，甚至愈加強(qiáng)烈。

但是混沌的存在，實(shí)在是很打臉，很慚愧并沒有看過那部有名的電影《蝴蝶效應(yīng)》，但給我類似感覺的還有美劇《閃電俠》中關(guān)于時(shí)間線的論斷。

大致是說，如果一個(gè)人穿梭時(shí)間回到過去改變某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)所發(fā)生的事情，就會(huì)產(chǎn)生一條新的時(shí)間線，之后的一切都會(huì)與原來時(shí)間不同，如果再次回到該時(shí)間點(diǎn)將改變的事情還原，時(shí)間線不會(huì)回到最初那條，而是變成新的一條即第三條時(shí)間線。

與之前的兩條都有所差別。

同樣的，與我們生活息息相關(guān)的經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域，種種理論、模型都逃不開混沌的影響，在我看來，不可控不可知因素的存在正是這個(gè)宇宙的可愛和有趣之處。