混乱不是随机性：一个复杂的系统科学家解释

混乱唤起了侏罗纪公园野生恐怖分子的图像，或者我朋友的蹒跚学步的孩子破坏了客厅。

在一个混乱的世界，您永远不知道会发生什么。任何随机冲动驱动的事情一直在发生。

但是混乱在与物理和气候科学有关的有关某些系统（例如天气或幼儿的行为 - 从根本上是不可预测的。

科学家将混乱定义为当前时刻中微小变化的放大作用，导致长期不可预测性。描绘两个几乎相同的故事情节。在一个版本中，有两个人在火车站互相碰撞。但另一方面，火车早于10秒钟到达，会议从未发生。从那时起，这两条绘图线可能完全不同。

通常，这些小细节无关紧要，但是有时微小的差异会产生不断更加复杂的后果。这种复合是导致混乱的原因。

在1960年代和70年代，令人震惊的一系列发现表明，造成混乱是多么容易。没有什么比祖父钟的摆动更能预测的了。但是，如果您通过添加另一个车轴将钟摆向下分开，则摇摆变为非常不可预测。

混乱与随机不同

作为复杂的系统科学家，我想很多什么是随机的。

一包卡与天气有什么区别？您无法预测您的下一个扑克手 - 如果可以的话，他们会把您赶出赌场 - 而您可能会猜到明天的天气。但是从现在开始的两个星期的天气呢？还是从现在开始的一年？

随机性（例如卡片或骰子）是不可预测的，因为我们只是没有正确的信息。混乱在随机和可预测之间。在短期内，混乱系统的标志是可预测性，随着时间的流逝，河流或生态系统。

为什么混乱理论很重要

艾萨克·牛顿（Isaac Newton）设想物理学是一组管理发条宇宙的规则 - 一旦开始运动，就会导致预定结果。但是混乱的理论证明了最严格的规则和几乎完美的信息可能导致不可预测的结果。

这种认识具有确定哪些类型的实际应用。混乱是为什么没有天气应用程序可以告诉您两个星期的天气 - 这是不可能知道的。

另一方面，仍然可以实现更广泛的预测。从现在开始，我们无法预测天气，但是我们仍然知道一年中这个时候的天气。这就是如何气候可以预测即使天气不是。混乱和随机性的理论可以帮助科学家弄清楚哪种预测有意义，哪些没有。

米切尔·纽伯里（Mitchell Newberry）是密歇根大学复杂系统的助理教授。

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