Question

罗伦兹的主要成就

Answer 1

研究成就：混沌理论和蝴蝶效应。

混沌理论　　

1963年罗伦兹提出了“混沌理论”，这一理论拥有巨大的影响力，其主要精神是，在混沌系统中，初始条件的微小变化，可能造成后续长期而巨大的连锁反应。此理论最为人所知的论述之一是“蝴蝶效应”：“一只蝴蝶在巴西轻拍翅膀，会使更多蝴蝶跟着一起振翅，最后将有数千只的蝴蝶都跟着那只蝴蝶一同挥动翅膀，结果可以导致一个月后在美国德州发生一场龙卷风。” 罗伦兹发现“混沌理论”颇具戏剧性效果，也可以算是混混沌沌中发现的。1961年，冬季的一天，罗伦兹在电脑上进行关于天气预报的计算。为了考察一个很长的序列，他走了一条捷径，没有令计算机从头运行，而是从中途开始。他把上次的输出直接打入作为计算的初值，然后他穿过大厅下楼，去喝咖啡。一小时后他回来时，发生了出乎意料的事。 第一次的计算机运算结果，打印只显示到小数点后三位的0．506，而非完整的小数点后六位：0．506127。这个远小于千分之一的差异，造成第二次的仿真结果和第一次完全不同。在短时间内，相似性完全消失了。进一步的计算表明，输入的细微差异可能很快成为输出的巨大差别。 罗伦兹从这个惊人的结果发现，准确预测天气只是人类的幻想，进而揭示出混沌现象具有不可预言性和对初始条件的极端敏感依赖性这两个基本特点，罗伦兹最初使用的是“海鸥效应”来形容这种现象，不过这并不是一个完全新颖的比喻：爱伦·坡曾声称人们挥着手可能会影响大气条件，但罗伦兹是第一次对此进行系统思考并形成新的理论的人。他把这一发现写成研究论文，于1963年出版，并于1972年正式提出“蝴蝶效应”这一著名的名词。另外罗伦兹所提出的“决定性混沌（Deterministic Chaos）”被指是自牛顿以来另一引人注目的人类自然观的“进化论”，他因此于1991年获颁基础科学京都奖。罗伦兹认为：人类本身都是非线性的：与传统的想法相反，健康人的脑电图和心脏跳动并不是规则的，而是混沌的，混沌正是生命力的表现，混沌系统对外界的刺激反应，比非混沌系统快得多。科学家们对混沌理论评价很高，认为“混沌学是物理学发生的第三次革命”，它与相对论、量子力学同被列为20世纪的最伟大发现之一。量子力学质疑微观世界的物理因果律，而混沌理论则紧接着否定了包括宏观世界拉普拉斯﹙Laplace﹚式的决定型因果律。目前，这一理论已被广泛应用于各个领域，如商业周期研究、动物种群动力学、流体运动、行星运转轨道、半导体电流、医学预测（如癫痫发作）以及军事等。

蝴蝶效应

　　“蝴蝶效应”是指在一个动力系统中，初始条件下微小的变化能带动整个系统的长期而巨大的连锁反应。这是一种混沌现象，“一只蝴蝶在巴西轻拍翅膀，会使更多蝴蝶跟着一起振翅。最后将有数千只的蝴蝶都跟着那只蝴蝶一同挥动翅膀，其所产生的飓风可以导致一个月后在美国德州发生一场龙卷风。”
　　在《混沌学传奇》等书中皆有这样的描述：“1961年冬季的一天，罗伦兹在计算机上进行关于天气预报的计算。为了考察一个很长的序列，他走了一条捷径，没有令计算机从头运行，而是从中途开始。他把上次的输出直接打入作为计算的初值，然后他穿过大厅下楼，去喝咖啡。一小时后他回来时，发生了出乎意料的事，他发现天气变化同上一次的模式迅速偏离，在短时间内，相似性完全消失了。进一步的计算表明，输入的细微差异可能很快成为输出的巨大差别。罗伦兹最初使用的是“海鸥效应”来形容这种现象，但在1979年于华盛顿的美国科学促进会的演讲上却问道：“一只蝴蝶在巴西扇动翅膀会在德克萨斯引起龙卷风吗？”“蝴蝶效应”因此得名。