导读:天有不测风云,可是真的测不准吗?蝴蝶的翅膀煽动时,会引起千里之外的一场飓风吗?
下山后,他们回到营地,中午准备做一顿烤肉。
哥哥和妹妹非常想吃烤肉,他们眼巴巴地看着爸爸点着炉子,妈妈把肉上涂上调料,把肉片放到炉子上,开始烤肉。一阵阵香味飘了出来,红色的肉慢慢变成了醇色。可是,糟糕,天却开始下雨了。妹妹和哥哥撅起了嘴。
爸爸摇了摇头说:“你们听过一句谚语吗?要是你想求雨,你就去烤肉。看来这句谚语挺灵验的。”
雨越下越大,差点把火浇灭。
“山里的天气变化太快了。”妈妈感叹道。“幸好我们一把大雨伞”,妈妈说道,拿出一把很大的黑伞,撑了起来。爸爸勉强在伞下烤肉,两个孩子钻进帐篷里等着。
过了一会,雨渐渐小了,又过了一会雨停了,肉也烤好了。
“在雨后凉爽的天气里吃烤肉一定别有风味。”爸爸说道。两个孩子跑了出来,围坐在烤炉旁边。妈妈把肉分给他们。
“这雨来的真“及时”!”哥哥说道。
“幸好,走的也及时!”妹妹说道。
“天气预报上没有说今天下雨啊!”哥哥感叹道。
“是没有!”妈妈说道。
“可这不就是生活吗?谁说得准呢?”爸爸补充道。
每个人都分到了肉,大家吃了起来。
“真奇怪,难道现在的天气预报连一场雨也没法预测准吗?”哥哥一边吃一边问爸爸。
“这个,还真不一定能做到。”爸爸蘸了一下调料说道。
“为什么呢?”哥哥抬头问道。
“一言难尽啊。也许在一大片地区,能够预测有没有雨,但是具体到一小块地方下不下雨,几点下,就很难说了。”爸爸说道。
“可是我们现在不是有很先进的气象卫星吗?还有那么多气象站和强大的计算机。”哥哥说道。
“你今天上午采集到蝴蝶标本了吗?”爸爸没有直接回答他。
“采集到了。”哥哥说道。
“让我看看”。爸爸看着罐子里的蝴蝶,一边说:“你说,蝴蝶的翅膀煽动时,远在千里之外的美国会刮起一场飓风吗?”
哥哥听者这驴头不对马嘴的话,瞪大了眼睛。
“你的眼睛告诉我不会,但实际上,这是有可能的。这也是为什么天气预报很难预测准的原因。”爸爸又把话题拉了回来。
“是吗?”哥哥放下装蝴蝶的罐子,继续吃肉。
“这就是所谓的蝴蝶效应[1]”,爸爸继续说道,“一个微小的变化,可能会引起难以想象的巨大后果。而这后果,即使是最先进的计算机也很难计算出来。”
“为什么呢?”哥哥问道。
“天气系统是一种非常复杂的系统,确切地说是一种非线性系统。”
“这是什么意思?”
“比方说,你第一口吃到烤肉的时候觉得很美味,食欲大开。可是你吃了很多以后,你的食欲就渐渐没有那么强烈了。也就是说,你的食欲并不是随着你吃到的烤肉的多少而等比例地直线增加的。而是有了一个拐点,它不是一条直线,这就是所谓的非线性。”爸爸说道。
“哦,那这种系统和线性系统有什么不一样的呢?”哥哥问道。
“如果一个系统里包含很多非线性,就变得非常复杂。而天气这样的非线性系统,就变得异常敏感。”
“敏感?对什么敏感?”哥哥说道。
“就像是挠痒痒。”爸爸说道。
哥哥突然大笑起来,手舞足蹈,手里的肉飞了出去,掉到了妈妈碗里,把调料溅了起来。
原来是妹妹用她的手在哥哥的胳肢窝下面来回挠。
“求你别闹了。”哥哥喊道,他放下了筷子,身体扭曲起来。
“对,这就是一个异常敏感的例子。妹妹轻轻挠一下,被挠的人却痒痒得手舞足蹈。你没法预测一个被你挠痒痒的人会做出什么强烈的反应,天气系统也是。”爸爸说道。
妹妹对哥哥和妈妈说了一声对不起。
“而几乎所有的复杂系统,都具有这种敏感性。所以很难预测。”爸爸继续说道。
“可是我们不是有那么多物理定律吗?比如牛顿的运动定律,还有相对论。都没法预测吗?”哥哥问。
“是的。这种异常敏感的系统最早是法国科学家庞加莱在一百多年前发现的。当时他正在计算三颗相互吸引的星球的轨道,但是他发现无论怎么计算,都和这三颗星球的轨道都不稳定,总是飘来飘去。”
“这不就是三体星吗?”哥哥显然读过《三体》,立刻就想了起来。
“太好了,那我就不用长篇大论解释了。三体星上的恒纪元非常短暂,而且无法预测。绝大部分时间都是在所谓的乱纪元,也就是说,行星与太阳之间的运行没有任何规律可以预测。”爸爸说。
“可是这和天气预报有什么关系?”哥哥问道。
“这个所谓的三体星就是一个异常敏感的系统,和天气系统一样。在60年代,美国大气学家洛伦兹第一次发现了气象系统存在着这种敏感性,从而引出了我们刚才说的蝴蝶效应。”爸爸说。
“那这样的天气系统一点都没法预测了吗?”哥哥失望地说。
“也不是那么绝对,只是没法准确地预测。未来越远,预测误差就越大。”爸爸说。
“哦,我明白了,有时候看天气预报,说三天后要下雨,可到了前一天又说不下雨了。”哥哥说。
“对,随着时间的推进,对天气的预测也会变得越来越准确。”爸爸说。
吃完烤肉,又下起了雨。他们有点困了,躲进帐篷里睡午觉。
注:
- 张天蓉,《蝴蝶效应之谜:走近分形与混沌》, 清华大学出版社, 2013
- 本连载是 《时间之问·少儿版》。
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