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| | ==== 奇怪吸引子:蝴蝶效应及混沌的诞生(1972-1975年) ==== | | ==== 奇怪吸引子:蝴蝶效应及混沌的诞生(1972-1975年) ==== |
| | 1972 年,洛伦兹在 AAAS 年会上,以“蝴蝶效应”形象阐释了初值敏感性,让混沌概念得以普及。 | | 1972 年,洛伦兹在 AAAS 年会上,以“蝴蝶效应”形象阐释了初值敏感性,让混沌概念得以普及。 |
| − | 1975 年,李天岩与约克的论文首次给出“混沌”的严格数学定义。洛伦兹方程非周期、初值敏感、轨迹有界不重复特征,完全契合混沌定义,确认为首个经典混沌模型。 | + | 1975 年,李天岩与约克的论文首次给出“混沌”的严格数学定义。洛伦兹方程非周期、初值敏感、轨迹有界不重复特征,完全契合混沌定义,确认为首个经典混沌模型。洛伦兹方程引出了动力系统中奇怪吸引子概念,奇怪吸引子是一种特殊类的吸引子,其吸引区中相点运动均向该吸引子逼近,而吸引子内部相点运动是非周期的并具以下基本特征<ref>科普中国·科学百科《奇怪吸引子》</ref>: |
| − | | + | 1)该系统局部具正的李亚普诺夫指数,从而其相点至少在相当靠近之后又以指数速度分离。 |
| | + | 2)足够长时间后任意两相点可以任意靠近。 |
| | + | 3)该吸引子集合具分数维结构。 |
| | + | 注:奇怪吸引子详细解释可参照<ref>集智百科《奇怪吸引子》词条</ref> |
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| | == 数学形式 == | | == 数学形式 == |
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| | === 混沌水车与动力学参数关系 === | | === 混沌水车与动力学参数关系 === |
| | 麻省理工学院现在使用了Malkus的更复杂的装置。水车处于工作台的顶端,在稍微倾斜的平面上旋转(图2)。水被抽进一个悬挂的多孔管,然后通过数十个小喷嘴喷出。喷嘴将水引入水车边缘的隔离舱室。舱室是透明的里面的水含食品着色剂,使得边缘处水的分布显而易见。水从每个舱室底部的小洞漏出,然后集中在水车的底部,在那里通过喷嘴再被抽回。系统提供了不断地输人水源(图3)。物理结构:圆形转轮 + 周向水槽 + 顶部注水 + 底部漏水 + 自由转动。 | | 麻省理工学院现在使用了Malkus的更复杂的装置。水车处于工作台的顶端,在稍微倾斜的平面上旋转(图2)。水被抽进一个悬挂的多孔管,然后通过数十个小喷嘴喷出。喷嘴将水引入水车边缘的隔离舱室。舱室是透明的里面的水含食品着色剂,使得边缘处水的分布显而易见。水从每个舱室底部的小洞漏出,然后集中在水车的底部,在那里通过喷嘴再被抽回。系统提供了不断地输人水源(图3)。物理结构:圆形转轮 + 周向水槽 + 顶部注水 + 底部漏水 + 自由转动。 |
| − | [[文件:侧视图.png|缩略图|图2:侧视图,引自</ref>Morris W. Hirsch;Stephen Smale;Robert L. Devaney.微分方程、动力系统与混沌导论(第2版).北京:人民邮电出版社,2008:245</ref>]] | + | [[文件:侧视图.png|缩略图|图2:侧视图,引自<ref>Morris W. Hirsch;Stephen Smale;Robert L. Devaney.微分方程、动力系统与混沌导论(第2版).北京:人民邮电出版社,2008:245</ref>]] |
| − | [[文件:俯视图.png|缩略图|图3:俯视图,引自</ref>Morris W. Hirsch;Stephen Smale;Robert L. Devaney.微分方程、动力系统与混沌导论(第2版).北京:人民邮电出版社,2008:245</ref> ]] | + | [[文件:俯视图.png|缩略图|图3:俯视图,引自<ref>Morris W. Hirsch;Stephen Smale;Robert L. Devaney.微分方程、动力系统与混沌导论(第2版).北京:人民邮电出版社,2008:245</ref> ]] |
| | 参数(图4)具有两种改变方式:可以调节水车上的制动器来增大或减小摩擦,可以通过转动水车上的螺钉来改变水车的倾斜度,这会改变重力的有效强度。物理结构:圆形转轮 + 周向均布水槽 + 顶部连续注水 + 底部连续漏水 + 整体自由转动。 | | 参数(图4)具有两种改变方式:可以调节水车上的制动器来增大或减小摩擦,可以通过转动水车上的螺钉来改变水车的倾斜度,这会改变重力的有效强度。物理结构:圆形转轮 + 周向均布水槽 + 顶部连续注水 + 底部连续漏水 + 整体自由转动。 |
| − | [[文件:参数.png|缩略图|图4:旋转参数,引自</ref>Morris W. Hirsch;Stephen Smale;Robert L. Devaney.微分方程、动力系统与混沌导论(第2版).北京:人民邮电出版社,2008:245</ref>]] | + | [[文件:参数.png|缩略图|图4:旋转参数,引自<ref>Morris W. Hirsch;Stephen Smale;Robert L. Devaney.微分方程、动力系统与混沌导论(第2版).北京:人民邮电出版社,2008:245</ref>]] |
| | 关键参数: | | 关键参数: |
| | * <math>\omega(t)</math>:角速度 | | * <math>\omega(t)</math>:角速度 |