混沌的解释

混沌是指确定性动态系统的不可预测的、类似随机的运动,因为它们对初始值很敏感。

混沌,一个英语单词,起源于希腊语。它的本义是宇宙开始前的景象,它的基本意义主要是指混乱无序的状态。作为一个科学术语,混沌一词指的是一种运动形式。

动态系统的确定性是一个数学概念,是指系统在任意时刻的状态都是由初始状态决定的。虽然可以根据初始状态数据和运动规律计算出未来任意时刻的运动状态,但由于初始数据不可能完全准确,预测结果必然是错误的,甚至是不可预测的。

运动的可预测性是一个物理概念。即使一个运动是确定性的,它仍然可以是不可预测的,这两者并不矛盾。牛顿力学的成功,尤其是预测海王星的成功,在一定程度上造成了误解,将确定性等同于可预测性,认为确定性运动一定是可预测的。

20世纪70年代以后的研究表明,尽管系统是确定性的,但对运动状态初值极其敏感、看似随机、不可预测的混沌运动普遍存在于大量的非线性系统中。混沌是指现实世界中存在的一种看似无规律的复杂运动形式。

混沌研究的意义;

混沌运动的发现使人们看到了自然界中普遍存在的、长期被忽视的一种运动形式,从而理解了许多过去难以理解的现象。

混沌运动的发现为考虑这个问题提供了一个新的角度。比如长期天气预报的问题,洛伦兹吸引子的发现,大气动力学方程组的解对初值的敏感性,动摇了原来只有提高计算精度才能解决长期天气预报的想法。

(3)混沌运动的研究对物理学、数学等精密科学方法研究复杂生命现象具有重要启示。如各种生物节律,既不是完全周期性的,也不是完全随机的。