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混沌的变化与经典科学世界的图景
点击率:    发布时间:2019-06-20 20:10

根据相对论和量子理论,混沌对以牛顿经典力学为中心的经典科学世界图景进行了另一次深刻的变革。本文强调混沌在机械确定性,线性和简单秩序上的突破。它确立了现代科学中复杂性,非线性和随机性的地位,从而描绘出一幅充满活力和生命力的五彩缤纷的世界画面。

关键词混沌;经典科学;世界图片

从人类科学发展的广阔历史来看,科学在不断突破以往正确理论的基础上不断前进。以牛顿经典力学为中心的经典科学世界图片曾经在科学发展史上确立了至高无上的地位。然而,相对论和量子理论再一次打破了经典科学来统治世界,随后的混乱更加不同寻常。 ,全面转变经典科学世界景观。

混沌的变化与经典科学世界的图景

作为探索复杂性的新课题,混沌修正了古典科学只有必然性而没有偶然性的概念,只有体育尚未发展。它突破了经典科学。只有线性没有非线性思维模式。除了古典科学之外,只有简单才能减少。复杂的模式。混沌的出现解决了古典科学无法解释的许多问题,并使许多看似矛盾的现象奇迹般地“协调”,从而为现代世界描绘了一幅新的画面。

混沌打破了古典科学的机械画面,描绘出一幅动态随机的彩色画面。

在经典力学中,简化的力学模型人为地排除了偶然性,并强烈反映了必然性。根据牛顿的动力学方程,可以从物体的初始状态准确地计算出在此之前或之后的任何时间的运动状态,并且这些运动状态之间存在某种且不可避免的因果关系。虽然拉普拉斯对牛顿的误解提出了尖锐的批评,但他积极推动像牛顿这样的机制并将机械决定论推向了极致。在《概率论》的介绍中,他说,“让我们想象一下,有一个精灵在某个时刻知道自然界中的所有力量以及构成世界的一切事物的位置;让我们假设这个精灵可以使用数学分析。处理这些数据,通过它可以得到包括宇宙中最大物体的运动和同一公式中最轻原子运动的结果。对于这个精灵,没有不确定性。过去而它的未来将会出现在眼前。“ [1]可以看出,从牛顿力学到拉普拉斯确定性,一直假设只给出了识别对象的初始条件,并确定了某个粒子的时空坐标的精确位置。在未来的任何时间推断其空间位置以及所发生的一切,例如哈雷彗星出现的时间和空间位置。即使对于落叶,只给出足够的初始条件,叶子落下时的确切答案将给出确切的答案。这是机械决定论,预测线性逻辑发展的未来。这种确定性可以以无限精确的方式量化表达,给出关于识别的确切对象的确定性知识。但在混沌理论中,人们意识到秩序与无序之间存在着复杂的关系,完全确定性和不确定性。 “混沌意味着决定论的随机性。” “混沌是非周期性的秩序。” [2]可以看出,混沌是在确定性系统中发生的看似随机的不规则运动,是确定性理论描述。该系统,其行为表示为不确定性——不可重复,不可预测,这是混乱现象。例如,如果你点燃一支香烟,上升的羽流的轨迹和路径是如此复杂,以至于无法描述和追踪。在这里,完全确定性运动的初始状态演变出不可预测的结果。基因突变也是混乱的,但混乱并不能归结为纯粹的随机性和偶然性;混乱是有组织的,隐藏着某种深刻的秩序,当条件适当时,这种秩序必须以某种方式出现。从混沌理论的角度来看,进化是随机的和反馈的。 [3]混沌从初始条件打破了确定性方程,严格确定了系统未来运动的“常规”,出现了所谓的“奇异吸引子”现象。混沌的随机性是内在的,是确定性系统的固有随机性。确定性和随机对立共存于同一系统中。确定控制空间中混沌的位置。奇怪的吸引子是相空间中的确定点。可以肯定的是,吸引领域中任何轨道的集合进入吸引者是可以肯定的。同时,随机性确实存在,确定性本身可以产生随机性,而确定性本身也将其定义为随机不确定性。因此,可以说混沌在通信确定性和随机性之间建立了桥梁。

古典科学只谈到吸引排斥,而混乱则是偶然性和必然性的结合。由于混沌吸引子是一个奇怪的吸引子,它不仅具有被吸引的一面,而且还被排除在外。系统的运动在吸引器外部的状态下靠近吸引器移动,从而保持“稳定”侧;一旦它到达吸引子,它的运动是相互排斥的,这对应于“不稳定”的一面。混沌是吸引和排斥的对立面的统一,说明了稳定的起源,放大和协调,揭示了事物运动的原因。在此过程中,通过诱导系统的活力,它变为非预设模式,从而产生不可预测性。可以看出,在混沌理论中,稳定性和不稳定性可以相互转化。双周期分岔期被一段大时期取代,直到所有不稳定时期陷入混乱。混沌是稳定与不稳定的统一,是整体稳定与局部不稳定的统一。与古典科学的稳定性和不稳定性相反,混沌描述了一个动态的,不断发展的,稳定的,不稳定的辩证统一世界。

混沌的变化与经典科学世界的图景

其次,混沌突破了古典科学的单调线性图像,并为非线性绘制了厚色。经典科学广泛用于线性研究方法,因此也称为线性科学。线性是指数量和数量之间的比例和线性关系,表示空间和时间的规则和平滑运动。当经典科学面临非线性现象时,它总是试图省略非线性因素或将非线性问题视为线性问题。牛顿力学的巨大成功,直到爱因斯坦的广义相对论甚至量子力学,一直使用线性逻辑作为科学描述的有效工具并取得了成功。但混沌理论的产生极大地动摇了这种信念。真实和自然的连接更加非线性,对于大多数自然现象而言,像牛顿粒子一样可以简化的对象不存在。因为线性逻辑的连接本质上只是部分现象。大多数自然现象与宇宙的自然背景具有非线性关系,并且它与其他事物的关系不能简化为线性逻辑的关系。


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