“蝴蝶效應(yīng)”的由來

何謂蝴蝶效應(yīng)?

我們還要先從美國麻省理工學(xué)院氣象學(xué)家洛倫茲(Lorenz)的發(fā)現(xiàn)談起。為了預(yù)報(bào)天氣,他用計(jì)算機(jī)求解仿真地球大氣的13個(gè)方程式。為了更細(xì)致地考察結(jié)果,他把一個(gè)中間解取出,提高精度再送回。

而當(dāng)洛倫茲喝了杯咖啡以后回來再看時(shí)竟大吃一驚:本來很小的差異,結(jié)果卻偏離了十萬八千里! 

 

計(jì)算機(jī)沒有毛病,于是,洛倫茲(Lorenz)認(rèn)定,他發(fā)現(xiàn)了新的現(xiàn)象:“對(duì)初始值的極端不穩(wěn)定性”,即:“混沌 ”,又稱“蝴蝶效應(yīng)”,亞洲蝴蝶拍拍翅膀,將使美洲幾個(gè)月后出現(xiàn)比狂風(fēng)還厲害的龍卷風(fēng)!

這個(gè)發(fā)現(xiàn)非同小可,以致科學(xué)家都不理解,幾家科學(xué)雜志也都拒登他的文章,認(rèn)為它“違背常理”:相近的初值代入確定的方程,結(jié)果也應(yīng)相近才對(duì),怎么會(huì)有這么大的偏離呢。其實(shí)我們可以這樣來理解“蝴蝶效應(yīng)”,它說的是“一件事”對(duì)結(jié)果的影響,有時(shí)可能就像在計(jì)算中初始數(shù)據(jù)只有一點(diǎn)變化,而計(jì)算的結(jié)果都會(huì)相差十萬八千里。所以我們需要從全局和整體上出發(fā)來考慮一些事物,而不能孤立地來看問題。

“蝴蝶效應(yīng)”之所以令人著迷、令人激動(dòng)、發(fā)人深省,不但在于其大膽的想象力和迷人的美學(xué)色彩,更在于其深刻的科學(xué)內(nèi)涵和內(nèi)在的哲學(xué)魅力。而恰好就是這一點(diǎn)讓人很難理解。

我國是一個(gè)地域跨度很大的國家,在氣候上呈現(xiàn)多層次、多樣性、多變性等特點(diǎn),尤其是近幾年洪澇、干旱等自然災(zāi)害比較嚴(yán)重,及時(shí)、準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)逐步受到重視。

氣象部門預(yù)報(bào)48小時(shí)的氣象需要出1000多張?jiān)茍D,原出圖需要幾個(gè)小時(shí),現(xiàn)在使用了新的高性能的系統(tǒng)只需幾十分鐘,可為氣象應(yīng)用提供實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)、中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)、區(qū)域氣候預(yù)報(bào)、航空航海等氣象保障服務(wù)。