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武际可教授[1]写了一篇很好的科普性文章《漫谈混沌》,读完后深受启发,但有些观点本人不敢苟同,希望和武老师以及感兴趣的人士共同讨论之。
1963年,Lorenz在研究大气对流的稳定性时,发现了著名的混沌效应。混沌系统的最大特点是对初值的极其敏感性,如著名的“蝴蝶效应”指出:巴西的一只蝴蝶拍拍翅膀,就可能导致美国德克萨斯州的一场龙卷风。蝴蝶效应谁观测到了?怎样证明不是巧合现象?
根据混沌动力学理论,不少学者推断地质系统如斜坡系统、孕震系统在其演化过程中存在着混沌性,因此得到了地质灾害的长期预测是不可能准确的,甚至是不可能预测的片面结论。根据我们的研究知,在断层或滑带中的锁固段开始膨胀前,系统可能有混沌性,其未来的演化路径可能有多种选择;但在其膨胀开始后,除非发生大幅的减载作用,否则系统肯定向失稳态演化,但其失稳时间受控于动力环境条件与触发因素。这说明在所关注的地质体演化到膨胀点后,系统的演化将遵循确定性的规律,没有混沌现象出现。该研究说明,一个非线性动力学系统,在初期阶段可能有混沌性(即使有,研究意义不大),但在临近失稳演化阶段没有混沌性,这使得对强震、崩塌、滑坡的预测成为可能。
天气预报不准有可能是模型和数据精度两方面引起的,不能仅拿数据精度说事。再者,假如自然现象有混沌性,在数值模拟时,我们总是以新的观测数据取代较老的数据作为“初值”,不会傻到“从零开始”。
我的理解是混沌现象存在于数学模型中,在某些自然现象中或许并不存在。如强震的孕育与发生过程都是自然界演化的必然结果。我们的研究表明,强震孕育过程遵循着确定性的力学规律,遵循岩石力学的基本原理,遵循能量守恒原理。过去认为强震不能预测,并不是因为混沌的存在,而是对其孕震机制和孕育规律未搞明白。
我的理解是:自然现象的演化过程都是必然的结果,没有偶然性,如河流只能从高处流向低处。在对其演化机理未弄明白之前,混沌可能是人们认识自然现象过程中的“替罪羊”,属于“莫须有”的东东。换句话说,混沌或许是数学家玩出来的游戏,但不适于描述某些自然现象。
参考
[1] 武际可,漫谈混沌
http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39472&do=blog&id=480766
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GMT+8, 2024-11-25 20:32
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