洛伦兹:美国气象学家 蝴蝶效应发现者
2016-07-11 11:44:26   来源:环球网
内容摘要
洛伦兹1917年5月23日生于康涅狄格州,1943年获麻省理工学院理科硕士学位,1948年获理学博士学位。1963年他首次从确定的方程(后被称为洛伦茨方程)中计算模拟出非周期现象,从而提出用逐步延伸方法从事长期天气预报是不可能的观点。

洛伦兹 :美国气象学家 IT科技年


洛伦兹,美国气象学家。美国科学院院士。

1917年5月23日生于康涅狄格州,1943年获麻省理工学院理科硕士学位,1948年获理学博士学位。1963年获美国气象学会迈辛格奖,1969年获美国气象学会罗斯比研究奖章,1983年获瑞典皇家科学院克拉福德奖。1955年他利用有效位能概念讨论了大气环流维持的机理。1963年首次从确定的方程(后被称为洛伦茨方程)中计算模拟出非周期现象,从而提出用逐步延伸方法从事长期天气预报是不可能的观点。该文也被认为是研究非线性浑沌问题的第一篇论文。1967年出版的《大气环流的性质和理论》一书,精辟地阐述了大气环流研究工作的历史发展、现状和展望。还著有《动力学方程的最大简化》、《振荡力学》、《大气环流的低阶模式》、《用大的数值模式进行大气可预测性试验》等 ,1991年,洛伦兹获得京都基础科学奖。评奖委员会的评价是,他对“确定性混沌”的发现,影响了基础科学的众多领域,在人类对于自然界的认识上,引发了自牛顿以来最大的变化。

然而,洛伦兹并没有将可预言性让位于纯粹的随机性,而是在天气模型中看到了比随机性更多的东西,即随机性后面的有序性。在之后的研究中,他用越来越多的注意力去寻找看似没有规律的复杂系统的规律。

气象学家洛伦兹提出一篇论文,名叫“一只蝴蝶拍一下翅膀会不会在Taxas州引起龙卷风?”论述某系统如果初期条件差一点点,结果会很不稳定,他把这种现象戏称做“蝴蝶效应”。就像我们投掷骰子两次,无论我们如何刻意去投掷,两次的物理现象和投出的点数也不一定是相同的。

洛伦兹为何要写这篇论文呢?这故事发生在1963年的某个冬天,他如往常一般在办公室操作气象电脑。平时,他只需要将温度、湿度、压力等气象数据输入,电脑就会依据三个内建的微分方程式,计算出下一刻可能的气象数据,因此模拟出气象变化图。这一天,洛伦兹想更进一步了解某段纪录的后续变化,他把某时刻的气象数据重新输入电脑,让电脑计算出更多的后续结果。

当时,电脑处理数据资料的数度不快,在结果出来之前,足够他喝杯咖啡并和友人闲聊一阵。在一小时后,结果出来了,不过令他目瞪口呆。结果和原资讯两相比较,初期数据还差不多,越到后期,数据差异就越大了,就像是不同的两笔资讯。而问题并不出在电脑,问题是他输入的数据差了0.000127,而这些微的差异却造成天壤之别。所以长期的准确预测天气是不可能的。

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