洛倫茲:美國氣象學家 蝴蝶效應發現者
2016-07-11 11:44:26   來源:環球網
內容摘要
洛倫茲1917年5月23日生于康涅狄格州,1943年獲麻省理工學院理科碩士學位,1948年獲理學博士學位。1963年他首次從確定的方程(后被稱為洛倫茨方程)中計算模擬出非周期現象,從而提出用逐步延伸方法從事長期天氣預報是不可能的觀點。

洛倫茲 :美國氣象學家 科技世界網


洛倫茲,美國氣象學家。美國科學院院士。

1917年5月23日生于康涅狄格州,1943年獲麻省理工學院理科碩士學位,1948年獲理學博士學位。1963年獲美國氣象學會邁辛格獎,1969年獲美國氣象學會羅斯比研究獎章,1983年獲瑞典皇家科學院克拉福德獎。1955年他利用有效位能概念討論了大氣環流維持的機理。1963年首次從確定的方程(后被稱為洛倫茨方程)中計算模擬出非周期現象,從而提出用逐步延伸方法從事長期天氣預報是不可能的觀點。該文也被認為是研究非線性渾沌問題的第一篇論文。1967年出版的《大氣環流的性質和理論》一書,精辟地闡述了大氣環流研究工作的歷史發展、現狀和展望。還著有《動力學方程的最大簡化》、《振蕩力學》、《大氣環流的低階模式》、《用大的數值模式進行大氣可預測性試驗》等 ,1991年,洛倫茲獲得京都基礎科學獎。評獎委員會的評價是,他對“確定性混沌”的發現,影響了基礎科學的眾多領域,在人類對于自然界的認識上,引發了自牛頓以來最大的變化。

然而,洛倫茲并沒有將可預言性讓位于純粹的隨機性,而是在天氣模型中看到了比隨機性更多的東西,即隨機性后面的有序性。在之后的研究中,他用越來越多的注意力去尋找看似沒有規律的復雜系統的規律。

氣象學家洛倫茲提出一篇論文,名叫“一只蝴蝶拍一下翅膀會不會在Taxas州引起龍卷風?”論述某系統如果初期條件差一點點,結果會很不穩定,他把這種現象戲稱做“蝴蝶效應”。就像我們投擲骰子兩次,無論我們如何刻意去投擲,兩次的物理現象和投出的點數也不一定是相同的。

洛倫茲為何要寫這篇論文呢?這故事發生在1963年的某個冬天,他如往常一般在辦公室操作氣象電腦。平時,他只需要將溫度、濕度、壓力等氣象數據輸入,電腦就會依據三個內建的微分方程式,計算出下一刻可能的氣象數據,因此模擬出氣象變化圖。這一天,洛倫茲想更進一步了解某段紀錄的后續變化,他把某時刻的氣象數據重新輸入電腦,讓電腦計算出更多的后續結果。

當時,電腦處理數據資料的數度不快,在結果出來之前,足夠他喝杯咖啡并和友人閑聊一陣。在一小時后,結果出來了,不過令他目瞪口呆。結果和原資訊兩相比較,初期數據還差不多,越到后期,數據差異就越大了,就像是不同的兩筆資訊。而問題并不出在電腦,問題是他輸入的數據差了0.000127,而這些微的差異卻造成天壤之別。所以長期的準確預測天氣是不可能的。

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