蝴蝶效应的想法是, 看似微不足道的小事件最终可能会导致更大的后果 ——换句话说,它们对非常复杂的系统产生非线性影响。例如,当蝴蝶在印度拍打翅膀时,气压的微小变化最终可能会导致爱荷华州的龙卷风。
在上述电影中,Kutcher的角色找到了一种回归童年的方法。每次他踏上这段旅程,他都会以不同的方式做小事——但这些微小的变化最终会对他的成年生活产生重大(可怕)的影响。
“蝴蝶效应”一词是麻省理工学院气象学教授Edward Lorenz是在20世纪60年代创造的,他正在研究天气模式 。他设计了一个模型,表明如果你比较两个起点,表明当前的天气彼此接近,它们很快就会分散——后来,一个地区可能会有严重的风暴,而另一个地区则很平静。
当时,天气统计学家认为,你应该能够根据历史记录预测未来的天气,看看当情况与现在相同时发生了什么。罗琳持怀疑态度。他正在运行计算机程序来测试各种天气模拟。他发现一个变量从506127四舍五入到506,极大地改变了他模拟中两个月的天气预报。
他的观点是, 远程天气预报几乎是不可能的,这在很大程度上是因为人类无法测量自然界不可思议的复杂性 。简单地说,有太多的小变量可以作为枢轴点,级联成更大的后果。
就像科学记者Peter一样 在《波士顿环球报》上,Dizikes写道:
Lorenz指出,自然界中“无数”的联系意味着蝴蝶翅膀的扇动可能会导致龙卷风——或者据我们所知,龙卷风可以被阻止。同样,如果我们对自然做出微小的改变,“如果我们不打扰它,我们永远不会知道会发生什么”,因为随后的变化太复杂和纠缠,无法恢复以前的状态。”
因此,尽管人们通常认为蝴蝶效应意味着微小的变化可能会产生重大后果(我们可以跟踪这一进展,看看是什么导致了什么),但罗琳试图说我们 无法 跟踪这些变化。我们真的不知道是什么导致天气模式从一个方向转移到另一个方向。
Lorenz在1963年的一篇题为《确定性非周期性流动》的论文中向公众介绍了他的作品,称这种“对初始条件的敏感依赖”。(他在后来关于这个话题的演讲中创造了“蝴蝶效应”一词。)这篇论文很少被其他研究人员引用——至少一开始是这样。
蝴蝶效应和混沌理论
后来,其他科学家意识到洛伦茨发现的重要性。他的观点被称为 混沌理论 数学分支奠定了基础,即试图预测本质上不可预测的系统行为。
你每天都能看到蝴蝶效应的例子。天气只是一个例子。气候变化是另一件事。因为事实证明,气候变暖正在适当地影响北美的高山蝴蝶物种。
亚历山德罗·菲拉佐拉,社区生态学家、数据科学家、艾伯塔大学博士后研究员,通过电子邮件发送电子邮件,预计气候变化会产生一些重大影响,如对某些物种太热或对其他物种太干燥,但也会产生几乎无限的间接影响。
“在我们的研究中,我们研究了间接影响之一,并看到了未来的气候将如何缓慢地导致蝴蝶及其宿主植物的空间位置不匹配。作为毛毛虫,这只蝴蝶只吃这种植物物种,所以任何范围的不匹配都会导致蝴蝶的下降。”
他补充说,如果我们停顿一会儿,想想食品网络中的所有其他物种,许多物种可能会突然受到影响,而不仅仅是一只小蝴蝶。这是一种大规模的蝴蝶效应。
例如,以蝴蝶为食的动物、以这些动物为食的动物、其他昆虫物种甚至其他蝴蝶呢?我们的项目得到了很好的控制,因为我们的蝴蝶物种只吃一种植物,但当你考虑整个生态系统时,逻辑将保持不变(只是更困难)。
当我们开始考虑如何快速导致许多意想不到的后果时,我们自然有理由担心。
例如,限制水力发电大坝的建设可能会减少某些类型的环境破坏。然而,在消除这种潜在的清洁能源时,我们倾向于依靠加速全球变暖的化石燃料。减少依赖化石燃料的生物燃料补贴增加了雨林破坏、淡水浪费和粮食价格上涨,影响了人口中最贫困的部分。
那么,我们怎么能在生活中做任何事情而不担心伤害呢?以蝴蝶为例的Filazola。
“更好地理解间接影响可能是减少这些影响的最重要步骤之一。但更简单地说,让自然接近其原始状态确实是最重要的,”他说。生态系统非常复杂,单个物种的丢失可能不会产生感知效果,但它可能会对整个系统产生级联效应。例如,将狼重新引入黄石公园,增加了海狸、柳树和杨树的数量,并为鸟类、郊狼和熊提供了食物。
然后,我们考虑蝴蝶效应如何影响我们的个人生活。地球上有近80亿人。一个人能在地球周围回荡吗?