混沌对经典科学世界图景的变革

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1、混沌对经典科学世界的变革冯文辉理学院应用物理学2010级2班201001090206摘要：继相对论和量子论Z后的混沌学对以牛顿经典力学为核心的经典科学世界图景进行了乂-•次深刻的变革，本文着重强调了混沌在机械确定性、线性、简单有序性儿个方而的突破，确立了复杂性、非线性和随机性在现代科学中的地位，从而描绘了一幅充满生机与活力的丰富多彩的1比界图景。关键词：混沌；经典科学世界；变革ThechangeofclassicalscienceworldbychaosFengwenhui201001090206Class?grade2010appliedphysicsthecollege

2、ofscienceAbstract:thechaosaftertherelativityandquantumtheoryisanotherprofoundchangeintheworldviewofclassicalsciencebyNewtonsclassicalmechanicsasthecore,thispaperemphasizesthebreakthroughofchaosinmechanicaldeterministic,linear,simpleorderedseveralaspect,thecomplexity,nonlinearandrandomposit

3、ioninthemodeminscience,inordertopaintafullofvigorandvitalityoftherichandcolorfulpictureoftheworld.Keywords:chaos;classicscientificworld;change引言：长期以来，人们在认识和描述运动时，大多只局限于线性动描述方法，即确定的运动有一个完美确定的解析解。但是H然界在相当多情况下，非线性现象却起着很大的作用。1963年美国气象学家Lorenz在分析天气预报模型时，首先发现空气动力学中混沌现象，该现象只能用非线性动力学来解。于是，1975年混沌作

4、为一个新的科学名词首先出现在科学文献中。从此，非线性动力学迅速发展，并成为有丰富内容的研究领域。该学科涉及非常广泛的科学范围从电子学到物理学，从气象学到生态学，从数学到经济学等。与我们通常研究的线性科学不同，混沌学研究的是一种非线性科学，而非线性科学研究似乎总是把人们对“正常”事物“正常”现象的认识转向对“反常”事物“反常”现象的探索。混沌不是偶然的、个别的事件，而是普遍存在于宇宙间各种各样的宏观及微观系统的，万事万物，莫不混沌。混沌也不是独立存在的科学，它与其它各门科学互相促进、互相依靠，由此派生出许多交叉学科，如混沌气彖学、混沌经济学、混沌数学等。混沌学不仅极具研究价值

5、，而且有现实应用价值，能宜接或间接创造财富。相对论和量子论却一次乂一次地打破了经典科学一统天下的局面，而随后的混沌学更是出手不凡，对经典科学肌界图景进行了全方位的变革。混沌学作为探索复杂性的新学科，修正了经典科学只冇必然性没冇偶然性、只冇运动没冇发展的观念，突破了经典科学只冇线性没冇非线性的思维模式，超越了经典科学只有简单性述原性没有整体复杂性的图式。混沌学的出现解决了许多经典科学所无法解释的问题，使许多看似才盾的现象奇迹般地“和谐相处”，从而为现代世界描绘了一幅崭新的图景。1・打破经典科学的机械式图景在经典力学中，简化的力学模型人为地排除了偶然性，把必然性强烈地体现出來。

6、根据牛顿的动力学方程，对以从物体的初始状态准确地计算出在此Z前或以后的任一时刻的运动状态，这些运动状态之间貝有确定的、必然的因果联系。拉普拉斯虽然对牛顿的一•些错误观点作了尖锐的批判，但他却像牛顿一样积极宣传机械论，并把机械决定论推到了极端。他在《概率论》引言中说：“让我们想象有个精灵，它知道在一定时刻的白然界里一沏的作用力和组成这个lit界的一切东西的位置；让我们又假定，这个精灵能够用数学分析來处理这些数据，由此，它能够得到这样的结果：把宇宙中最大物体的运动和最轻原了的运动都包括在同一个公式里。对于这个精灵来说，没冇不确定的东西。过去和未来都会呈现在它的眼前。”［1］可见

7、，从牛顿力学肓到拉普拉斯决定论，一直都认为只要给定了认识対象一个初始条件，确定了某一质点的时空处标的粹确位置，就可以推算出它在以后任意时刻的空间位置以及所发生的一切，一切，比如对哈雷彗星出现的时刻和空间位置的推算。即使对于一片正在下落的树叶，只要给定足够的初始条件，这片树叶何时落在何处都能给出确切的答案。这就是机械决定论，即线性逻辑发展对未來的预测。这种确定性可以无限精确地定量化表述,给出关于认识对象完全精确的确定性知识。但在混沌理论中，人们却认识到，冇序和无序，完全确定性和不确定性之间，有着复杂的关系。“混沌意味