怎么偷懒呢?
按理来说,他应该让计算机重新开始,从第一部分开始计算。
但是由于各部分的方程其实是独立的,且第一部分耗费的时间是最多的。
所以,洛伦兹就想省去第一部分的计算。
他心想:
“反正之前已经有了第一部分的解。”
“干脆直接拿它当后续几个部分的输入吧。”
这看起来确实没什么毛病。
很像研究生为了少干活做出的事情。
洛伦兹贵为教授,研究的应该是理论方面的事情,而不是整天验证计算结果。
于是,他就直接找出之前算出的第一部分的解:0.506。
然而,这个数字是计算机打印显示的结果,只取了小数点后三位。
最精确的结果应该是小数点后六位:0.506127。
洛伦兹也知道这个区别。
但是他懒得再浪费时间操作计算机,查找那个精确值了。
他的理由也很充分。
“反正只有万分之一的误差,对结果也造成不了太大的影响。”
就这样,一切搞定后,洛伦兹就开开心心地去喝咖啡了。
一个小时之后,他心满意足的回来。
然而,当他看到计算机上显示的最终计算结果时,顿时傻眼了。
“啊?”
“什么情况?”
“谁把我的数据给改了?”
第二次的计算结果y和第一次的x相差了好几个数量级。
可以说完全不同。
洛伦兹觉得有点不可思议。
不过,他很快就冷静下来,并且发现了问题的关键!
那就是第一部分的解0.506。
他知道,这个解是自己人工输入给计算机的。
如果是计算机自己运算,应该是用0.506127作为输入。
万分之一的误差竟然会引起如此巨大的结果差异。
洛伦兹顿时对此产生了极大的兴趣。
他抓住这个现象,进行了深入的研究。
他使用不同的模型来验证,其中一个就是李奇维刚刚提出的温度不均匀流体模型。
在气象学领域,这种模型还是比较常见的。
温度高的气流容易上升,而温度低的气流容易下降。
在这个模型中,洛伦兹同样发现了输入误差造成结果剧烈变化的现象。
1963年,经过了两年半的系统研究后,洛伦兹向美国科学院提交了一篇论文。
题目为:《决定性的非周期流动》。
在这篇论文中,他首次使用“混沌”这个词来描述自己的理论。
论文一出,举世轰动!
如果说量子力学否定了微观世界的决定性,那么混沌理论就否定了宏观世界拉普拉斯式的决定性。
这对于当时的科学界而言,不亚于一枚重磅炸弹。
科学界高度评价了混沌理论的重要性。
“对基础科学产生了深远影响,是继牛顿之后让人类对自然的看法发生了翻天覆地的变化。”
“混沌学是物理学发生的第三次革命,它与相对论、量子力学同样伟大。”
“.”
洛伦兹顿时名声大噪,跻身全球顶级科学家行列。
1972年,他在一次受邀演讲中,为了形象地解释混沌理论,就提出了著名的“蝴蝶效应”。
从此以后,蝴蝶效应几乎就成为混沌理论的代名词了。
随着计算机的快速发展,混沌理论也跟着不断发展。
洛伦兹在晚年还提出了著名的“决定性混沌”理论。
他认为人的身体就是非线性的混沌系统,身体中的各种现象也是不可预知的。
这种不可预知就是生命力的体现。
如今,混沌理论不仅局限在物理学,在生物学、医学,乃至金融学中都有了应用。
关于它的研究还在不断进行中。
此刻,当李奇维提出混沌理论后,造成的震撼可想而知。
在场的诸多力学大佬们只感觉头皮发麻,灵魂颤栗。
“简直太不可思议了!”
混沌理论完全颠覆了他们的三观。
好像为他们打开了一扇全新的真理大门。
李奇维笑着说道:
“严格说起来,混沌理论其实之前已经有基础了。”
“几十年前,法国数学家庞加莱曾提出过著名的三体问题。”
“他在研究由三个天体组成的系统时发现,即便三体系统是完全确定的力学系统,但是长时间之后,系统的行为也将变得不可预测。”
“这其实就包含了混沌的概念。”
“只不过庞加莱并没有从理论的高度深入思考这个问题。”
众人又是一惊!
他们惊叹于布鲁斯教授的博闻强识。
任何知识都是信手拈来。
真实历史上,庞加莱还提出另一个著名的定律:庞加莱定理。
即:在一个封闭系统中,任何粒子经过足够长的时间后,必然会无限接近其初始位置。
(注意,只能无限接近,仍然有微小的差异,而不能回到原位。)
所以,系统经过一个周期后,就会无限接近初始状态,这样一个周期就称为“庞加莱回归”。
因此,有人浪漫地说道:我希望经过一个庞加莱回归后,能与你再次相遇。
可惜,根据混沌理论,宇宙经过庞加莱回归后,因为初始条件的微小差异,会演化出截然不同的时空。
永远回不到从前,这里的永远是数学和物理双重意义上的“永远”。
就在李奇维天马行空地乱想时,众人也逐渐冷静下来。
普朗特的脸上依然还残留着震惊。
不过,他却提出了一个质疑。
“布鲁斯教授,你所谓的混沌现象,有没有可能只是因为计算太复杂而呈现的某种伪随机现象?”
“就好比抛出一枚硬币,计算它落地时,是正面朝上还是反面朝上。”
“这个过程看起来是随机的。”
“但只要我们掌握足够多的参数条件,就能准确计算出到底是哪面朝上。”
李奇维闻言,轻轻摇头。
“混沌理论不是这种情况。”
“它研究的不是某个独立过程的精确性,而是系统的一系列演化过程。”
“我举个形象的例子。”
“亚洲的加里曼丹岛上有一只蝴蝶,它轻轻地扇动了一下翅膀,结果翅膀对大气造成的扰动,竟然引发了欧洲某国产生一场海啸。”
“这种蝴蝶效应才是混沌理论的本质。”
“混沌理论是不可能通过力学方程去计算的。”
“就算我们知道了蝴蝶扇动翅膀的力有多大,角度是多少,频率是多少。”
“但是这种扰动与周围大气的作用就无法计算了。”
“就算你能确定每个原子的运动情况,你也无法确定到底哪个原子会被扰动。”
“这其中存在无数种可能性。”
“任何决定性的理论,它一定是存在可能性的上限,对于这种无限过程是无能为力的。”
“系统的演化本身存在随机性。”
“回到你刚刚抛硬币那个例子。”
“只要仪器足够先进,确实可以极大概率计算出硬币的落地面。”
“但是,如果让你计算,硬币落地后,间接导致美国某处发生一场地震。”
“试问,你要如何推导出这个过程呢?”
“这就是混沌力学的真正内涵。”
哗!
众人闻言,满脸震撼!
蝴蝶效应的比喻实在太形象贴切了。
布鲁斯教授总是能用通俗易懂的语言,阐述艰难晦涩的理论。
普朗特忍不住点点头。
“我明白了。”