图片来源：Pixabay“混沌”（chaos）这个词会让人联想到在《侏罗纪公园》中肆意狂奔的恐龙群，或是我朋友的小孩在卧室里蹒跚学步的场景。在一个混沌的世界里，你永远都无法预计会发生什么。所有的事物都在各种各样随机的动机与变化的驱使下不断地涌现。然而，在物理学和气象科学的领域，混沌一词有着更深刻的含义。它揭示了为什么许多系统，例如天气或者蹒跚学步的孩子，从根本上就是不可预测的。科学家们将“混沌”描述为系统中的微小扰动被不断放大，并最终使得整个系统变得不可预测的现象。想象一下，这里有两条完全一致的世界线，它们之间只有一点点微小的不同。在其中一个版本里，一座火车站台上的两个人撞在了一起。但是在另一个世界中，火车早了十秒钟进站，这两个人也不会相撞。从这一刻起，这两条世界线可能就会开始走向迥然不同的方向。一般来说，这些微小的细节并不会有太大的影响。然而有的时候，一些微小的不同所导致的结果会反复叠加起来，而这种叠加就会将系统导向混沌。图片来源：Pixabay在二十世纪六七十年代被揭示的一系列震撼人心的发现，让我们看到了想要制造一个混沌现象究竟有多么容易。没有什么东西能比一座老爷钟表里的钟摆更可预测了。然而，只要把钟摆锯成两截，再将它们用一个转轴重新连接起来，这个钟摆的运动就将变得极其不可预测。混沌与随机不同作为一个复杂系统学家，我常常思考到底什么是随机。一副卡牌和外面的天气，它们之间有什么不同？你没有办法预测自己抽到的下一张扑克牌是什么，如果你做得到，赌场一定会把你扔出门外。然而，你很可能猜测到明天的天气到底怎么样。但是你能预测两周后的天气吗？一年之后的天气呢？随机性的事物，例如卡牌或骰子，是完全不可预测的，因为我们没有掌握所需的信息。而混沌介于随机和可预测之间。混沌系统的一个重要特点是短期内的可预测性，但这种稳定性会随着时间推移而快速崩溃，例如河中的激流或者整个生态系统。为什么混沌理论很重要艾萨克·牛顿将物理学视为统管着一个“钟表般的宇宙”的一系列法则。任何系统一旦启动，在这些法则之下就会走向预定的结果。然而，混沌理论证明，哪怕是最严格的法则和近乎完美的信息，最后仍然可能带来无法预测的结果。图片来源：Pixabay这种认识有它的实际应用，那就是可以用于区分哪些东西是确实可以被预测的。正是因为混沌现象的存在，所以你会看到所有的天气预报软件都不会预报两周后的天气，因为那是完全不可能做到的。尽管如此，更宽泛的预测仍然是可能的。我们无法准确预测一年后的天气，但我们仍然知道每年这个时候的天气大致会是怎么样的。这就是为什么我们虽然无法预测天气，但还是可以预测气候变化。而关于混沌和随机性的理论有助于科学家们区分哪种预测是有意义的，而哪些没有意义。
撰文：MitchellNewberry（美国密歇根大学复杂系统助理教授）
翻译：董聿恒
编辑：魏潇引进来源：TheConversation
本文来自：中国数字科技馆
