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《混沌的本质》

2019-09-21
renql

《混沌的本质》是Lorenz写的书的中文译本,属于高级科普读物,1997年出版中文译本。Lorenz于60年代研究天气预报理论时发现混沌现象,被誉为混沌之父,提出蝴蝶效应
混沌最初表示完全缺乏具体形态或系统排列,后常用来表示某种应该有的秩序却没有出现,一般代表随机性、杂乱无章。

  • 混沌在本书中是一种确定的系统中出现的无规则运动。他们看起来时随机发生的而实际上其行为却由精确的法则决定。称作貌似随机。即看起来像而实质上不是随机的事物。
  • 混沌理论研究的是非线性动力学混沌,目的是揭示貌似随机的现象背后可能隐藏的简单规律,以求发现一大类复杂问题普遍遵循的共同规律。

狭义的随机性定义:一个随机序列应满足,随时可能发生的任何事件在下个时刻也可能发生。即某特定事件在下一时刻发生的概率等于其在此后任一时刻发生的概率。
广义的随机性定义:允许一个随机序列中下一时刻的可能事件与刚发生过的事件有关,但下一时刻发生的事情有很多种可能性。同时不要求过去可能发生的任何事件也可在下一时刻发生。
确定性序列则认为下一时刻只可能发生一件事,且该事由上一时刻决定,即其演变由精确的法则决定。

在任何系统中,对初始条件的敏感的依赖性所导致的直接结果之一是不能作准确预报,而对充分遥远的未来甚至连粗略预报都不可能。因为我们不能获得完全无误的观测。

当某一系统中互不相识的状态数目有限,必能出现任意接近的的重现状态的系统被称为系统的紧致性。缺乏周期性不等于混沌,也有可能是这个系统缺乏紧致性。但一个紧致系统既非周期也非准周期,那他就应是混沌的。

一个命题的陈述是否正确往往取决于其中各个用词是怎样定义的。显然,要就某种现象发展一套严谨的理论,就应先给出有关现象的毫不含糊的定义。

虽然还只是看了个开头,但大致可以看出Lorenz的观点是,虽然大气是混沌的,但依旧具有可预报性。虽不能百分之百的预报准确,但可以尽量地提高预报准确性。
Lorenz认为当时预报误差主要来自于我们对大尺度天气过程特征结构的不完全观测、、控制大气运动的物理规律的了解不够充分、计算时引入的近似。而小尺度特征结构如单个云的位置等观测误差还不是主要的。
Lorenz认为巴西一只蝴蝶翅膀的拍打不能对美国德克萨斯州的龙卷产生显著影响。


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