什么是蝴蝶效应?

发布时间:2021-05-02 20:55 蝴蝶效应 系统 条件

“蝴蝶效应”一词来源于“混沌理论”,是气象学家洛仑兹(Lorenz)1963年提出来的。”。“蝴蝶效应”也可称“效应”,它是“混沌性系统”对初值极为敏感的形象化术语,也是非线性系统在一定条件(可称为“临界性条件”或“阈值条件”)出现混沌现象的直接原因。 “蝴蝶效应”说的是:一只南美洲亚马孙河边热带雨林中的蝴蝶,偶尔扇几下翅膀,就有可能在两周后引起美国得克萨斯的一场龙卷风。原因在于:蝴蝶翅膀的运动,导致其身边的空气系统发生变化,并引起微弱气流的产生,而微弱气流的产生又会引起它四周空气或其他系统产生相应变化,由此引起连锁反应,最终导致其他系统的极大变化。“蝴蝶效应”听起来有点荒诞,但说明了事物发展的结果,对初始条件具有极为敏感的依赖性;初始条件的极小偏差,将会引起结果的极大差异。 一、蝴蝶效应的由来 蝴蝶效应来源于美国气象学家洛仑兹60年代的发现,1961年冬季的一天,洛仑兹(E.Lorenz)在皇家麦克比型计算机上进行关于天气预报的计算。他在某一初值的设定下已算出一系列气候演变的数据,当他再次开机想考察这一系列更长期的演变时,为了省事,他走了一条捷径,没有令计算机从头运行,他把上次的一个中间数据直接打入作为计算的初值,然后按同样的程序进行计算,希望得到和上次系列后半段相同的结果。然后他穿过大厅下楼,去喝咖啡,一小时后,他回来时发生了出乎意料的事,他发现天气变化同上一次的结果迅速偏离,在短时间内相似性完全消失了。问题出在他这次作为初值输入的数据上。计算机内原储存的是16位小数0.506127…,但他打印出来的是只有3位的小数0.506,他输入的就是0.506。进一步的计算表明,输入的细微差异可能很快成为输出的巨大差别,这种现象被称为初始条件的敏感依赖性,在气象预报中,称为‘蝴蝶效应’。洛仑兹1979年12月29日在华盛顿的美国科学促进会的演讲:“可预言性:一只蝴蝶在巴西扇动翅膀会在得克萨斯引起龙卷风吗?” 二、蝴蝶效应的含义 某地上空一只小小的的蝴蝶扇动翅膀而挑动了空气,长时间后可能导致遥远的彼地发生一场暴风雨,以此比喻长时期大范围天气预报往往因一点点微小的因素造成难以预测的严重后果。微小的偏差是难以避免的,从而使长期天气预报具有不可预测性或不准确性。这如同打台球、下棋及其他人类活动,往往“差之毫厘,失之千里”、“一着不慎,满盘皆输”。“今天的蝴蝶效应”或者“广义的蝴蝶效应”已不限于当初洛仑兹的蝴蝶效应仅对天气预报而言,而是一切复杂系统对初值极为敏感性的代名词或同义语,其含义是:初值稍有变动或偏差,将导致未来前景的巨大差异,这往往是难以预测的或者说带有一定的随机性。 三、产生蝴蝶效应的内在机制 所谓复杂系统,是指非线性系统且在临界性条件下呈现混沌现象或混沌性行为的系统,非线性系统的动力学方程中含有数学描述,正是由于这种“诸多因素的交叉耦合作用机制”才导致复杂系统的初值敏感性即蝴蝶效应,才导致复杂系统呈现混沌性行为。 目前叫非线性学及混沌学的研究方兴未艾,这标志人类对自然与社会现象的认识正向更为深入复杂的阶段过渡与进化。 从贬义的角度看,蝴蝶效应往往给人一种对未来行为不可预测的危机感,但从褒义的角度看,蝴蝶效应使我们有可能“慎之毫厘,得之千里”,从而可能“驾驭混沌”并能以小的代价换得未来的巨大“福果”。 四、蝴蝶效应在不同环境下的意思 “蝴蝶效应”在社会学界用来说明:一个坏的微小的机制,如果不加以及时地引导、调节,会给社会带来非常大的危害,戏称为“龙卷风”或“风暴”;一个好的微小的机制,只要正确指引,经过一段时间的努力,将会产生轰动效应,或称为“革命”。 在经济学中,“蝴蝶效应”是指经济中作为投入的经济自变量的微小变化可以导致经济因变量的巨大变化。在外汇交易市场中就有这种蝴蝶效应。蝴蝶效应的后果是政策制定者很难掌握他们的决策会造成什么样的后果。 “蝴蝶效应”也是学习型组织理论的重要内容,是现代管理中的重要理念,它告诫企业在发展过程中一定要注意防微杜渐,以避免因管理瑕疵不断扩大而导致重大的挫折。

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