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蝴蝶效應

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1.蝴蝶效應的來歷

美國氣象學家洛倫茲(Lorenz)1963年提出一篇論文,名叫《決定論的非周期流》,里面根據(jù)大氣運動的規(guī)律,建立了一個簡化的數(shù)學模型,三變量的自治常微分方程組,也就是著名的Lorenz方程,Lorenz經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),當這個方程組的參數(shù)取某些值的時候,軌線運動會變的復雜和不確定,具有對初始條件的敏感依賴性,也就是初始條件最微小的差異都會導致軌線的行為的無法預測。正是根據(jù)數(shù)值分析,Lorenz才得出結(jié)論說天氣的長期預報是不可能的,形象化的說法就是所謂的蝴蝶效應。

這個發(fā)現(xiàn)非同小可,以致科學家都不理解,幾家科學雜志也都拒登他的文章,認為“違背常理”:相近的初值代入確定的方程,結(jié)果也應相近才對,怎么能大大遠離呢!

1979年12月,洛倫茲(Lorenz)在華盛頓的美國科學促進會的再一次講演中提出:一只蝴蝶在巴西扇動翅膀,有可能會在美國的德克薩斯引起一場龍卷風。他的演講和結(jié)論給人們留下了極其深刻的印象。從此以后,所謂“蝴蝶效應”之說就不脛而走,名聲遠揚了。

他說,一只南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶,偶爾扇動幾下翅膀,可能在兩周后在美國德克薩斯引起一場龍卷風。其原因在于:蝴蝶翅膀的運動,導致其身邊的空氣系統(tǒng)發(fā)生變化,并引起微弱氣流的產(chǎn)生,而微弱氣流的產(chǎn)生又會引起它四周空氣或其他系統(tǒng)產(chǎn)生相應的變化,由此引起連鎖反映,最終導致其他系統(tǒng)的極大變化。洛倫茲把這種現(xiàn)象戲稱做"蝴蝶效應",意思即一件表面上看來毫無關(guān)系、非常微小的事情,可能帶來巨大的改變。

“蝴蝶效應”在社會學界用來說明:一個壞的微小的機制,如果不加以及時地引導、調(diào)節(jié),會給社會帶來非常大的危害,戲稱為“龍卷風”或“風暴”;一個好的微小的機制,只要正確指引,經(jīng)過一段時間的努力,將會產(chǎn)生轟動效應,或稱為“革命”。

2.軍事和政治領(lǐng)域中的“蝴蝶效應”

可以用在西方流傳的一首民謠對此作形象的說明。這首民謠說:

  • 丟失一個釘子,壞了一只蹄鐵;

  • 壞了一只蹄鐵,折了一匹戰(zhàn)馬;

  • 折了一匹戰(zhàn)馬,傷了一位騎士;

  • 傷了一位騎士,輸了一場戰(zhàn)斗;

  • 輸了一場戰(zhàn)斗,亡了一個帝國。

馬蹄鐵上一個釘子是否會丟失,本是初始條件的十分微小的變化,但其“長期”效應卻是一個帝國存與亡的根本差別。這就是軍事和政治領(lǐng)域中的所謂“蝴蝶效應”。

3.非線性,俗稱“蝴蝶效應”

線性,指量與量之間按比例、成直線的關(guān)系,在空間和時間上代表規(guī)則和光滑的運動;而非線性則指不按比例、不成直線的關(guān)系,代表不規(guī)則的運動和突變。如問:兩個眼睛的視敏度是一個眼睛的幾倍?很容易想到的是兩倍,可實際是6-10倍!這就是非線性:1+1不等于2。

激光的生成就是非線性的!當外加電壓較小時,激光器猶如普通電燈,光向四面八方散射;而當外加電壓達到某一定值時,會突然出現(xiàn)一種全新現(xiàn)象:受激原子好象聽到“向右看齊”的命令,發(fā)射出相位和方向都一致的單色光,就是激光。

非線性的特點是:橫斷各個專業(yè),滲透各個領(lǐng)域,幾乎可以說是:“無處不在時時有?!薄∪纾禾祗w運動存在混沌;電、光與聲波的振蕩,會突陷混沌;地磁場在400萬年間,方向突變16次,也是由于混沌。甚至人類自己,原來都是非線性的:與傳統(tǒng)的想法相反,健康人的腦電圖和心臟跳動并不是規(guī)則的,而是混沌的,混沌正是生命力的表現(xiàn),混沌系統(tǒng)對外界的刺激反應,比非混沌系統(tǒng)快。 由此可見,非線性就在我們身邊,躲也躲不掉了。

“蝴蝶效應”之所以令人著迷、令人激動、發(fā)人深省,不但在于其大膽的想象力和迷人的美學色彩,更在于其深刻的科學內(nèi)涵和內(nèi)在的哲學魅力?;煦缋碚撜J為在混沌系統(tǒng)中,初始條件的十分微小的變化經(jīng)過不斷放大,對其未來狀態(tài)會造成極其巨大的差別。有點不可思議,但是確實能夠造成這樣的惡果。一個明智的領(lǐng)導人一定要防微杜漸,看似一些極微小的事情卻有可能造成集體內(nèi)部的分崩離析,那時豈不是悔之晚矣?

4.蝴蝶效應的案例

2003年,美國發(fā)現(xiàn)一宗疑似瘋牛病案例,馬上就給剛剛復蘇的美國經(jīng)濟帶來一場破壞性很強的颶風。扇動“蝴蝶翅膀”的,是那頭倒霉的“瘋?!保艿?jīng)_擊的,首先是總產(chǎn)值高達1750億美元的美國牛肉產(chǎn)業(yè)和140萬個工作崗位;而作為養(yǎng)牛業(yè)主要飼料來源的美國玉米和大豆業(yè),也受到波及,其期貨價格呈現(xiàn)下降趨勢。

但最終推波助瀾,將“瘋牛病颶風”損失發(fā)揮到最大的,還是美國消費者對牛肉產(chǎn)品出現(xiàn)的信心下降。在全球化的今天,這種恐慌情緒不僅造成了美國國內(nèi)餐飲企業(yè)的蕭條,甚至擴散到了全球,至少11個國家宣布緊急禁止美國牛肉進口,連遠在大洋彼岸中國廣東等地的居民都對西式餐飲敬而遠之。

這讓人聯(lián)想到時下的禽流感,最初在個別國家發(fā)現(xiàn)的禽流感,很快波及全球,就算在沒有發(fā)現(xiàn)禽流感的地區(qū)或國家,人們也會“談雞色變”。

再比如,你能想像得出一個美國人抽煙和中國的通貨膨脹有什么關(guān)系嗎?假設(shè)美國現(xiàn)在有一個人抽煙,不小心把沒熄滅的煙頭扔在了床邊,然后出門上班了,大約20分鐘后,煙頭慢慢引燃床單,火越來越大,逐漸蔓延到左鄰右舍,引起煤氣罐的連環(huán)爆炸。

這時的美國人已經(jīng)對“恐怖襲擊”膽戰(zhàn)心驚,而這個肇事者(扔煙頭的人)卻忘了自己曾扔過煙頭,于是在一時無法查明原因的情況下,暫時被定為“恐怖襲擊”。這樣,驚恐萬狀的人們紛紛拋售股票,引起股市大跌。

人們下降的消費信心影響了整個美國經(jīng)濟,最后造成美元貶值,由于美元的持續(xù)貶值,使得以美元標價的基礎(chǔ)性原材料價格上揚,盯住美元的人民幣價格也相應上揚。從而導致以原材料為基礎(chǔ)的商品價格上漲,引發(fā)中國的成本拉動型通貨膨脹。

這個例子比較夸張,為的只是說明:我們在解釋某種經(jīng)濟現(xiàn)象時,如果無法從常規(guī)的分析中找到答案,就要考慮那些看起來無關(guān)緊要的因素,然而這種因素太多了,也太不可預測了,這也是為什么經(jīng)濟學家總是難以精確地預測具體經(jīng)濟指數(shù)的原因。但也正是這種不可預測性造就了變化多端而豐富多彩的世界。

蝴蝶扇動翅膀都有可能引起龍卷風,那還有什么不可能呢?“沒有什么不可能”,恐怕這就是“蝴蝶效應”給我們最大的啟示。

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