蝴蝶效应与复杂系统的不可预测性
生活之中,我们常常能够听到“蝴蝶效应”的说法,那么,何为“蝴蝶效应”?蝴蝶效应是指在一个漫长的时空中,一个微小的空气系统变化有可能引发一系列连锁反应,最终导致其他系统发生巨大的改变。
这一概念由美国知名气象学家爱德华▪洛伦兹在上世纪60年代首次提出。他在进行“天气预报”的电脑模拟时发现,即使是对输入数据进行轻微调整,计算结果也会出现极大的差异。这一概念用生动的语言描述为:德克萨斯州的一场龙卷风,可能源于一个月前一只南美洲蝴蝶的挥动。由此,“蝴蝶效应”这一术语应运而生。
蝴蝶效应对天气预报的影响
对于气象学家而言,天空中的“无数只蝴蝶”都在影响着我们的天气。抛开城市热岛效应和温室效应的影响,单是地貌本身的复杂性就对天气变化产生了巨大的影响。而植被和水体的不断变化,更进一步加大了天气预报的预测难度。
在对流天气较为活跃的季节,或者在地形复杂的山区,即使是很小范围的区域天气,也可能截然不同。甚至,两座山之间的区域也会形成两种截然不同的气候类型。2015年,被称为7月60年来最强台风的“灿鸿”就是最好的例证。其路径可谓“飘忽不定”,最初登陆点被预测在温州,后来变成台州,再后来又变成了宁波。随后,台风眼向南移动,气象台预计“灿鸿”将在温岭到舟山一带沿海登陆。但最终,登陆点预测又变成了三门至舟山。
自数值预报技术成为针对天气变化求解和运算的主要手段以来,仅有几十年时间。建立在现代科学基础之上的天气预报,其历史也不过一百多年。许许多多天气现象的发生、发展以及内在规律,人类还并未完全掌握。可以说,气象学仍是一个处于发展时期的年轻学科。
蝴蝶效应与地质活动
除了天气,蝴蝶效应还有可能对地质活动产生影响。2013年4月的泽日山大滑坡就是一个由冰川碎石松动引发的“蝴蝶效应”造成的。
滑坡源头海拔高达5000多米,过去长期被冰川覆盖。春夏季变暖导致冰川热胀冷缩,进而引起冰川底层岩石风化。岩石风化后的地质变化过程为:坡面最年幼的物质体风化严重,巨大的岩石变为碎石,整个山体都变成了风化的块体。在热胀冷缩原理和雨雪天气等细微外因的诱导下,松散的碎石便开始向着山下滑动。下滑时,碎石流就像“滚雪球”一样,势能转化为动能,形成巨大的碎屑流,产生巨大的破坏力。原因可以引发原因,原因又可以引发原因,事物便能够绵延不绝地发展下去。正因如此,“蝴蝶效应”才会对地质活动产生巨大的影响。