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《未来科学家》

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《未来科学家》是一本面向广大青少年的科普刊物,1998年4月创刊,原名《江苏电视教育》,著名华裔科学家...

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见微知著的科学家

2008-12-21 16:28:40


爱德华·洛伦茨

  当蝴蝶扇动翅膀的时候,会发生什么事情呢?你一定会大笑:小小的蝴蝶扇动翅膀能有什么事情,难道它还能掀起狂风?你猜对了:一只蝴蝶在巴西轻拍翅膀,会使更多蝴蝶跟着一起振翅,最后将有数千只的蝴蝶都跟着那只蝴蝶一同挥动翅膀,其所产生的飓风可以导致一个月后在美国得州发生一场龙卷风。这一理论的提出者就是爱德华·洛伦茨。

  1917年5月,洛伦茨出生于美国西康涅狄格州。小时候他对科学就有浓厚的兴趣,尤其关心天气的变化。站在家门口宽广的草地上,小洛伦茨仰望天空,一站就是半天,一动也不动:天上的云为什么总是在不停地变换形状?它们为什么一会儿快速奔跑,一会儿又静止不动呢?闷热的夏天雷声隆隆,为什么一滴雨也没有下……小脑瓜里满满的问题让他坐立不安,他希望自己能够快快长大,多学知识,让科学帮他揭开所有的谜底。

  1940年,洛伦茨从哈佛大学毕业后不久,先后获得气象学硕士和博士学位,并任教于美国麻省理工学院,从事气象学研究。

  1961年冬季的一天,像往常一样,洛伦茨在电脑上进行关于气象预报的计算。为了考察一个很长的序列,他走了一条捷径:没有让计算机从头运行,而是从中途开始,他把上次的计算结果直接作为这次计算的初值。计算机开始运行后,洛伦茨离开实验室,喝咖啡去了。

  当洛伦茨喝完咖啡,回到实验室看到计算机计算的结果时,他大吃了一惊:计算机计算结果的小数点后面只保留了3位数,而当初输入的是6位数。也就是说,计算机保留的有效数据与原先相比,已经有了微小的偏差!

  这个结果让洛伦茨激动不已。接下来的研究中他又发现,在他的仿真系统中,这些微小的偏差每隔4天就会翻一番,直至新旧数据之间的相似性完全丧失为止。最初远小于千分之一的差异,最终却造成了第二次的仿真结果和第一次完全不同。洛伦茨得出结论,初始条件下的微小变化可能带动系统中长期的巨大连锁反应。这就是著名的蝴蝶效应,由此衍生出了混沌理论。科学家们对混沌理论评价很高,认为混沌学是物理学发生的“第三次革命”,它与相对论、量子力学同被列为20世纪的最伟大发现之一。

  1983年洛伦茨获得有生态学“诺贝尔奖”之称的克拉夫奖;1991年他又获得京都奖,评委会称他为“继牛顿之后,为人类自然观带来了最为戏剧性改变”的科学家。

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