非线性科学与医学沙龙分享 http://blog.sciencenet.cn/u/maximusd 非线性科学是一门交叉科学,具有普适性。本博客致力于推动其在生物医学领域的应用。

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混沌是个啥?

已有 3403 次阅读 2016-4-15 09:04 |个人分类:课程相关|系统分类:科普集锦| 蝴蝶效应, 医学, 神话, 混沌, 普适性

一、混沌是个神话

庄子在«应帝王»中写道:中央之帝为混沌;

徐整在«三五历记»中写道:天地混沌如鸡子,盘古在其中;

曹植在«七启»中写道:夫太极之初,混沌未开;

《周易乾凿度》中写道:气似质具而未离、谓之混沌;

古希腊神话诗《神谱》说,万物之前先有混沌,然后才产生大地和一切稳定的事物;

«圣经 创世纪»说,圣灵开辟天地,天地间一片混沌。

总之,混沌代表着一种神秘的、充满力量的、深不可测的、从无序到有序的过渡的一种状态。


二、混沌是套理论

混沌,英译为chaos。Chaos Theory是一套非常有影响力的理论体系。1963年,美国气象学家爱德华·诺顿·洛伦兹首次提出该理论,它解释了决定系统可能产生随机的结果。(???O,My God!Impossible!)

该理论认为在混沌系统中,初始条件十分微小的变化,经过不断放大,对其未来状态会造成极其巨大的差别,俗话称之为“蝴蝶效应”。(好像听说过,那不是一个童话寓言吗?)

混沌系统的基本特性包括各态历经性、轨道的不稳定性、对初始条件的敏感依赖性和具有分形的性质。混沌理论的知识架构包括迭代与动力系统、逻辑斯蒂映射、倍周期分岔、李-约克定理、奇怪吸引子、李雅普诺夫指数等等。(作为医学院校的我,简直是晕菜了!)


三、混沌开创新科学

混沌理论的发现纠正了我们长期以来对运动规律的错误认识。过去,我们认为在确定性方程描述的运动中,运动轨迹是确定的、可以预测的。但是通过混沌理论,我们发现简单的规则也可以产生复杂的结果,知道这些运动规律不等于能够预言未来的行为(通俗的讲,蝴蝶效应无处不在)。

更有专家呐喊道:相对论论证了时空的不确定性,量子力学论证了世界的不确定性,而混沌理论架起确定性与随机性的桥梁!理论物理学家郝柏林院士重点推荐了下面这本书《混沌,开创新科学》。


混沌理论的另外一个特点是它的普适性,适用于自然、社会、科学、工程等所有领域,属于非线性科学的范畴。因为该学科需要极强的数学背景,其研究重点集中在数理科学、工业技术、经济学等领域,而在生命科学及医药卫生领域则是刚刚起步,例如心脏节律、神经元活动、流行病传播、种群消长、生物大分子状态模拟等等。

我相信,随着科学不断进步,混沌科学、非线性科学与医学之间的跨界人才越来越多,我们能够揭示更多人类和自然的奥秘,例如细胞因子风暴中的蝴蝶效应、癌症转移的蝴蝶效应、基因突变的蝴蝶效应等等,探索生命的方程式。敬请持续关注我的博客和微信公众号:“非线性科学与医学沙龙”。




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