更改

跳到导航 跳到搜索
第48行: 第48行:     
===混沌理论===
 
===混沌理论===
 +
 
1961年,洛伦茨使用一台简单的数字计算机,一台皇家麦比LGP-30,通过模拟12个变量来模拟天气模式,这些变量代表了诸如温度和风速之类的因素。有一次,他想要再次看到一个数据序列,为了节省时间,他在中间过程开始模拟。他通过在原始模拟过程中间,输入与条件相对应的数据,然后打印输出来实现。令他惊讶的是,机器开始预测的天气与之前的计算完全不同。
 
1961年,洛伦茨使用一台简单的数字计算机,一台皇家麦比LGP-30,通过模拟12个变量来模拟天气模式,这些变量代表了诸如温度和风速之类的因素。有一次,他想要再次看到一个数据序列,为了节省时间,他在中间过程开始模拟。他通过在原始模拟过程中间,输入与条件相对应的数据,然后打印输出来实现。令他惊讶的是,机器开始预测的天气与之前的计算完全不同。
 +
    
罪魁祸首:计算机打印输出的是四舍五入的十进制数。计算机的工作精度为6位数字,但打印输出的变量四舍五入为3位数字,因此像0.506127这样的值打印输出就变成了0.506。这种差异很小,而且当时的共识是,它应该没有实际效果。然而,洛伦茨发现初始条件的微小变化会导致长期结果的巨大变化。
 
罪魁祸首:计算机打印输出的是四舍五入的十进制数。计算机的工作精度为6位数字,但打印输出的变量四舍五入为3位数字,因此像0.506127这样的值打印输出就变成了0.506。这种差异很小,而且当时的共识是,它应该没有实际效果。然而,洛伦茨发现初始条件的微小变化会导致长期结果的巨大变化。
 +
    
洛伦茨的发现,即使是成熟的大气模型,通常也不能做出精确的长期天气预测。他于1963年,在《大气科学杂志》发表的论文《确定性的非周期流》“Deterministic nonperiodic flow”,Journal of the Atmospheric Sciences, 20: 130-141, 1963,奠定了他在这个研究问题上的顶峰,同时也奠定了混沌理论的基础。
 
洛伦茨的发现,即使是成熟的大气模型,通常也不能做出精确的长期天气预测。他于1963年,在《大气科学杂志》发表的论文《确定性的非周期流》“Deterministic nonperiodic flow”,Journal of the Atmospheric Sciences, 20: 130-141, 1963,奠定了他在这个研究问题上的顶峰,同时也奠定了混沌理论的基础。
 +
    
他在论文中写道:
 
他在论文中写道:
第59行: 第63行:     
他于1969年,提出了对蝴蝶效应的描述,即微小的变化可能产生巨大的影响。
 
他于1969年,提出了对蝴蝶效应的描述,即微小的变化可能产生巨大的影响。
 +
    
洛伦茨对确定性的混沌(deterministic chaos)的见解在上世纪七八十年代引起了广泛的共鸣,当时它几乎影响了从生物学到地质学再到物理学的每一个科学分支,都激发了新的研究领域。在气象学上,它导致了这样一个结论:'''从根本上说,以合理的精度预测两到三周以后的天气是不可能的'''。
 
洛伦茨对确定性的混沌(deterministic chaos)的见解在上世纪七八十年代引起了广泛的共鸣,当时它几乎影响了从生物学到地质学再到物理学的每一个科学分支,都激发了新的研究领域。在气象学上,它导致了这样一个结论:'''从根本上说,以合理的精度预测两到三周以后的天气是不可能的'''。
 +
    
然而,对混沌的认识已经导致了天气预报的改进,因为现在预报员认识到测量是不完美的,因此从略有不同的条件开始运行许多模拟结果并进行预报,称为集成预报。
 
然而,对混沌的认识已经导致了天气预报的改进,因为现在预报员认识到测量是不完美的,因此从略有不同的条件开始运行许多模拟结果并进行预报,称为集成预报。
 +
    
对洛伦茨如此具有开创意义的工作,麻省理工学院著名气象学家和气候科学家克里·伊曼纽尔(Kerry Emanuel)指出:
 
对洛伦茨如此具有开创意义的工作,麻省理工学院著名气象学家和气候科学家克里·伊曼纽尔(Kerry Emanuel)指出:
 
通过证明某些确定性系统具有可预测性局限性,洛伦茨给笛卡尔式宇宙的棺材钉上了最后一颗钉子,并在相对论和量子物理学之后,引发了一些人所说的20世纪第三次科学革命。
 
通过证明某些确定性系统具有可预测性局限性,洛伦茨给笛卡尔式宇宙的棺材钉上了最后一颗钉子,并在相对论和量子物理学之后,引发了一些人所说的20世纪第三次科学革命。
 +
    
在他职业生涯的后期,洛伦茨因为他在确定性混沌(deterministic chaos)理论方面的重要工作开始受到国际赞誉。
 
在他职业生涯的后期,洛伦茨因为他在确定性混沌(deterministic chaos)理论方面的重要工作开始受到国际赞誉。

导航菜单