多米諾骨牌效應(yīng)和蝴蝶效應(yīng)的異同?
多米諾骨牌效應(yīng)和蝴蝶效應(yīng)的異同?
語(yǔ)文人氣:353 ℃時(shí)間:2020-09-25 21:26:40
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多米諾骨牌效應(yīng) 成功推倒340多萬(wàn)張骨牌,一舉打破了此前由荷蘭人保持的297萬(wàn)張的世界紀(jì)錄.從電視畫(huà)面可看出,骨牌瞬間依次倒下的場(chǎng)面蔚為壯觀,其間顯示的圖案豐富多采,令人驚嘆,其中蘊(yùn)含著一定的科學(xué)道理.這就是“多米諾骨牌效應(yīng)”.該效應(yīng)產(chǎn)生的能量是十分巨大的.這種效應(yīng)的物理道理是:骨牌豎著時(shí),重心較高,倒下時(shí)重心下降,倒下過(guò)程中,將其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,它倒在第二張牌上,這個(gè)動(dòng)能就轉(zhuǎn)移到第二張牌上,第二張牌將第一張牌轉(zhuǎn)移來(lái)的動(dòng)能和自已倒下過(guò)程中由本身具有的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化來(lái)的動(dòng)能之和,再傳到第三張牌上.所以每張牌倒下的時(shí)候,具有的動(dòng)能都比前一塊牌大,因此它們的速度一個(gè)比一個(gè)快,也就是說(shuō),它們依次推倒的能量一個(gè)比一個(gè)大.大不列顛哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)家A.懷特海德曾經(jīng)制用了一組骨牌,共13張,第一張最小.長(zhǎng)9.53mm,寬4.76mm,厚1.19mm,還不如小手指甲大.以后每張?bào)w擴(kuò)大1.5倍,這個(gè)數(shù)據(jù)是按照一張骨牌倒下時(shí)能推倒一張1.5倍體積的骨牌而選定的.最大的第13張長(zhǎng)61mm,寬30.5mm,厚7.6mm,牌面大小接近于撲克牌,厚度相當(dāng)于撲克牌的20倍.把這套骨牌按適當(dāng)間距排好,輕輕推倒第一張,必然會(huì)波及到第13張.第13張骨牌倒下時(shí)釋放的能量比第一張牌倒下時(shí)整整要擴(kuò)大20多億倍.因?yàn)槎嗝字Z骨牌效應(yīng)的能量是按指數(shù)形式增長(zhǎng)的.若推倒第一張骨牌要用0.024微焦,倒下的第13張骨牌釋放的能量達(dá)到51焦.可見(jiàn)多米諾骨牌效應(yīng)產(chǎn)生的能量的確令人瞠目.不過(guò)A.懷德特畢竟沒(méi)有制作第32張骨牌,因?yàn)樗鼘⒏哌_(dá)415m,兩倍于紐約帝國(guó)大廈.如果真有人制作了這樣的一套骨牌,那摩天大廈就會(huì)在一指之力下被轟然推倒!蝴蝶效應(yīng)是混沌學(xué)理論中的一個(gè)概念.它是指對(duì)初始條件敏感性的一種依賴現(xiàn)象:輸入端微小的差別會(huì)迅速放大到輸出端...蝴蝶效應(yīng)在經(jīng)濟(jì)生活中比比皆是:中國(guó)宣布發(fā)射導(dǎo)彈,港臺(tái)100億美元流向美國(guó).“蝴蝶效應(yīng)”也可稱“臺(tái)球效應(yīng)”,它是“混沌性系統(tǒng)”對(duì)初值極為敏感的形象化術(shù)語(yǔ),也是非線性系統(tǒng)在一定條件(可稱為“臨界性條件”或“閾值條件”)出現(xiàn)混沌現(xiàn)象的直接原因. 一、蝴蝶效應(yīng)的由來(lái) 蝴蝶效應(yīng)來(lái)源于美國(guó)氣象學(xué)家洛侖茲60年代初的發(fā)現(xiàn).在《混沌學(xué)傳奇》與《分形論——奇異性探索》等書(shū)中皆有這樣的描述:“1961年冬季的一天,洛侖茲(E.Lorenz)在皇家麥克比型計(jì)算機(jī)上進(jìn)行關(guān)于天氣預(yù)報(bào)的計(jì)算.為了考察一個(gè)很長(zhǎng)的序列,他走了一條捷徑,沒(méi)有令計(jì)算機(jī)從頭運(yùn)行,而是從中途開(kāi)始.他把上次的輸出直接打入作為計(jì)算的初值,然后他穿過(guò)大廳下樓,去喝咖啡.一小時(shí)后,他回來(lái)時(shí)發(fā)生了出乎意料的事,他發(fā)現(xiàn)天氣變化同上一次的模式迅速偏離,在短時(shí)間內(nèi),相似性完全消失了.進(jìn)一步的計(jì)算表明,輸入的細(xì)微差異可能很快成為輸出的巨大差別.這種現(xiàn)象被稱為對(duì)初始條件的敏感依賴性.在氣象預(yù)報(bào)中,稱為‘蝴蝶效應(yīng)’.……”“洛侖茲最初使用的是海鷗效應(yīng).”“洛侖茲1979年12月29日在華盛頓的美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)的演講:‘可預(yù)言性:一只蝴蝶在巴西扇動(dòng)翅膀會(huì)在得克薩斯引起龍卷風(fēng)嗎?’” 二、蝴蝶效應(yīng)的含義 某地上空一只小小的蝴蝶扇動(dòng)翅膀而擾動(dòng)了空氣,長(zhǎng)時(shí)間后可能導(dǎo)致遙遠(yuǎn)的彼地發(fā)生一場(chǎng)暴風(fēng)雨,以此比喻長(zhǎng)時(shí)期大范圍天氣預(yù)報(bào)往往因一點(diǎn)點(diǎn)微小的因素造成難以預(yù)測(cè)的嚴(yán)重后果.微小的偏差是難以避免的,從而使長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)具有不可預(yù)測(cè)性或不準(zhǔn)確性.這如同打臺(tái)球、下棋及其他人類活動(dòng),往往“差之毫厘,失之千里”、“一著不慎,滿盤皆輸”. 長(zhǎng)時(shí)期大范圍天氣預(yù)報(bào)是對(duì)于地球大氣這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)計(jì)算與分析判斷,它受到地球大氣溫度、濕度、壓強(qiáng)諸多隨時(shí)隨地變化的因素的影響與制約,可想其綜合效果的預(yù)測(cè)是難以精確無(wú)誤的、蝴蝶效應(yīng)是在所必然的.我們?nèi)祟愌芯康膶?duì)象還涉及到其他復(fù)雜系統(tǒng)(包括“自然體系”與“社會(huì)體系”),其內(nèi)部也是諸多因素交相制約錯(cuò)綜復(fù)雜,其“相應(yīng)的蝴蝶效應(yīng)”也是在所必然的.“今天的蝴蝶效應(yīng)”或者“廣義的蝴蝶效應(yīng)”已不限于當(dāng)初洛侖茲的蝴蝶效應(yīng)僅對(duì)天氣預(yù)報(bào)而言,而是一切復(fù)雜系統(tǒng)對(duì)初值極為敏感性的代名詞或同義語(yǔ),其含義是:對(duì)于一切復(fù)雜系統(tǒng),在一定的“閾值條件”下,其長(zhǎng)時(shí)期大范圍的未來(lái)行為,對(duì)初始條件數(shù)值的微小變動(dòng)或偏差極為敏感,即初值稍有變動(dòng)或偏差,將導(dǎo)致未來(lái)前景的巨大差異,這往往是難以預(yù)測(cè)的或者說(shuō)帶有一定的隨機(jī)性
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