并非只有太阳系是混沌的。许多自然现象都体现出混沌的特征:股票市场的走势,海上巨浪的形成,心脏的律动,莫不如此。但是,对每个人的日常生活影响最大的一个混沌系统要属天气。“地球在10亿年后是否还会围绕着太阳转动?”像这样的问题并不那么急迫。我们都想要知道下周的天气是不是晴天,是不是暖和,以及20年后的气候状况和当前会有什么巨大差别。
天气预报一直是某种暗箱艺术,尽管有些俗话的确点到了实处。比如“向晚天发红,羊倌喜盈盈”,这是因为太阳光线在穿过一大片明净天空抵达牧羊人所处位置的西方时,光线就会发红。由于欧洲的天气往往是从西面来的,这一点便表明好天气正在赶来的路上。
今天的气象学家们需要分析五花八门的数据,从海洋气象站的监测信息到卫星观测的图片讯息等等,不一而足。他们手中掌握着极其精密的公式,用来描述空中相撞的气团如何交汇而产生云、风、雨等天气。如果我们掌握了控制天气的数学公式,那么,通过今天的天气数据,当然可以轻易地用电脑算出下周的天气情况,应该会如此吧?
唉,即使借助于当今最先进的超级计算机来预测此后两周的天气状况,也依然不是那么可靠的。我们甚至不能精确测算出今天下午的天气,更不要说两周以后的天气了。即使最顶级的气象站在准确性上也有一个限度。我们永远无法弄清楚空气中每颗微粒的准确时速,或空间中每一个点上的精确温度,或是整个星球上空的准确气压,而以上因素中的任何细微变化都会导致天气预报结果上的巨大差异。这一现象催生出了一个术语“蝴蝶效应”:一只蝴蝶扇动翅膀会造成空气的细微变化,而这一细微变化则最终有可能在地球的另一端制造出一场毁灭性的龙卷风或飓风,所到之处,摧枯拉朽,人命如草芥,损失数以亿计。(www.daowen.com)
正因如此,气象学家会同步进行多项预测,根据各地的气象站和卫星采集到的各种测量结果,以其中存在的各种细微差异的结果着手分析,然后再做出多种预测。有的时候,所有这些预测呈现的结果大致相同,此时,气象学家便可相对自信地确定出未来一周或两周内的天气状况(尽管学术上来说是混沌的)。但有的时候,预测结果之间则有着天差地别,此时,预测者便知道,他们没法做出准确的天气预测,哪怕几天内的也做不到。
在前文三个磁体的混沌钟摆的例子中,存在一些对位置进行微小变动而不会对结果产生根本影响的区域,不会让原本划向一个磁体的路线转向划至另一个磁体。天气也是一样。将沙漠中的天气状况想象为上述图像中的大块黑色区域:不管蝴蝶怎么用力扇动翅膀,沙漠中的天气终究还是一个字——热。同理,北极圈则像图像中的白色区域。而英国的天气则像钟摆在图像中色彩不那么明确的区域启动后的状况,差之毫厘便失之千里。
如果能知道宇宙中每一颗微粒的准确位置与时速,我们便可以准确地预测出未来的模样。问题是,只要其中有一个起始位置稍微错一点,整个未来则可能变得天差地别。宇宙或许就像一组发条,我们永远无法得知这些齿轮的准确位置,从而无法在这个决定论的自然界中占到什么便宜。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。