混乱理论的工作原理

如今，这似乎是一个奇怪的并置：在1960年代，美国国家航空航天局（NASA）成功地将宇航员推向轨道，而天气预报员则在努力做出准确的预测。仅在1962年，两次凶猛的风暴就以众所周知的裤子抓住了美国气象学家。第一个被称为《灰星期三风暴》，于3月6日上岸，几乎冲走了一些大西洋中部城市。当Nor'Easter最终撤回时，有40人死亡，从北卡罗来纳州到纽约的居民面临价值2亿美元的财产损失[来源：Dance]。第二次风暴 - “大打击” - 10月12日袭击了对面的海岸，袭击了加利福尼亚，华盛顿，俄勒冈州和加拿大西南部，遭受了近乎赫里奇尼的风。大都会人寿保险公司宣布这场风暴，造成了230至2.8亿美元的损失，这是1962年最严重的自然灾害[来源：读]。

许多科学家认为，超级计算机是避免类似天气灾难的关键。这些功能强大的室终计算机在60年代引入，最终提供了足够的处理能力，可以采取一系列初始大气条件，纠正数字并吐出准确的预测。

麻省理工学院的一位研究人员爱德华·洛伦茨（Edward Lorenz）在他的办公室里有一台早期计算机之一。进入这台笨拙的机器，洛伦兹进入了一个由12个气象计算组成的简化计算模型。方程分析了基本变量 - 温度，压力，风速 - 并吐出模拟的天气预报。要“查看”这种天气，洛伦兹将选择一个变量，然后将计算机打印出该变量随时间变化的方式。在一些艺术才能中，他指示计算机打印一定数量的空白空间，然后是字母“ A”，除了简单的数值结果。这产生了正在研究的变量的图形表示 - 字母“ A”会在整个页面上蜿蜒曲折，就像它正在模拟的天气一样反复无常。

One day in 1961, a particular output sequence caught Lorenz's eye. He decided to repeat the calculation, but to save time, he started from the middle of the run. Using the previous printout, he selected numbers halfway through the series to be his initial conditions. He entered these values, restarted the calculation and went away for some coffee. When he returned, he was astonished to find that the second run hadn't produced identical results as the first. The output pattern should have been the same, but the second graph diverged dramatically from the first after just a short time. Lorenz thought at first that his computer, notoriously finicky, wasn't working properly. Then he discovered the problem: The numbers he had entered from the printout only contained three digits, while the computer's memory allowed for six digits. This small discrepancy -- entering 0.506 versus 0.506127 -- was enough to introduce enormous unpredictability into the system.

洛伦兹（Lorenz）在天气中发现了庞加莱与相互作用的天体发现的东西：某些复杂系统对初始条件表现出敏感的依赖性。甚至稍微改变这些条件，您会产生截然不同的结果。洛伦兹（Lorenz）意识到，天气预报充其量是徒劳的，因为没有人能肯定地量化大气条件。为了帮助人们理解这一概念，他援引了动物拍打翅膀的想法，这将产生一小部分湍流，然后随着时间的流逝和距离扩大到灾难性的气象变化。起初，洛伦兹（Lorenz）偏爱海鸥的翅膀。但是在1972年，在准备会议演讲时，一位同事建议他将自己的头衔更改为更具诗意的东西：“可预测性：巴西蝴蝶翅膀的翅膀的襟翼是否在德克萨斯州龙卷风开了？”图像吸引了公众，很快蝴蝶效应成为对天气预报和混乱本身的挑战的坚定隐喻。

洛伦兹（Lorenz）可能对他的计算机实验结果感到满意，但他怀疑自己可能站在更大的东西的门槛上 - 深刻的事情。他现在著名的“ Dishpan实验”为我们今天所知道的这个荒野而奇妙的世界打开了大门。