一两滴水怎么让水车无序转动?

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在武汉科技馆数学展厅,有一个类似水车的展品分外吸引观众的眼球。该展品没有任何内在动力,全凭不确定的一两滴水,就能让水车无序转动,为大家诠释关于“混沌”的科学原理。

“混沌”一词原指宇宙未形成之前的混乱状态,古希腊哲学家对于宇宙之源起即持混沌论,主张宇宙是由混沌之初逐渐形成现今有条不紊的世界。混沌现象起因于物体不断以某种规则复制前一阶段的运动状态,而产生无法预测的随机效果。具体而言,混沌现象发生于易变动的物体或系统,该物体在行动之初极为单纯,但经过一定规则的连续变动之后,却产生始料所未及的后果,也就是混沌状态。但此混沌现象经过长期及完整分析之后,可从中理出某种规则出来。

混沌理论与相对论、量子力学一起被称为20世纪最伟大的发现。第一个混沌吸引子是由气象学家爱德华·洛伦兹发现的洛伦茨吸引子,它的形状就像一只蝴蝶,于是这种混沌现象也被称为“蝴蝶效应”。对初始值的极端敏感性,成为混沌现象的重要特征之一。后来这种奇异的现象被演绎成一个略带夸张的描述:“一只南美洲蝴蝶的扑翼,在蝴蝶效应的放大下,也许可以引起得克萨斯州的一场飓风。”混沌现象虽然最先用于解释自然界,但是在人文及社会领域中因为事物之间相互牵引,混沌现象尤为多见。

本报记者 任文 盛甜 肖凯

通讯员 谭琛


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