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1 # 航小北的日常科普
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2 # 裸猿的故事
蝴蝶效應只適合用於自反饋系統。因此月球上帶回來的物質即便造成重大災害,也和蝴蝶效應無關。
圖示:蝴蝶效應和複雜混沌現象非常有緣,因為著名的洛倫茲吸引子的形狀也很像一隻蝴蝶呢。圖上的曲線動力系統的運動軌跡,它可以像無理數那樣無限不重複,但卻能形成一個很有意思的宏觀形狀,狀似蝴蝶。
什麼是自反饋系統?
指的是系統過去的行為產生的結果,作為新的原因和起始量,輸入到系統中去產生未來的結果,這樣的系統就是自反饋系統,也就是自我迭代的系統。
用數論中的有趣遊戲來舉一個自反饋系統的簡單例子吧,比如角谷猜想。
從任意一個自然數X開始,如果它是奇數,那就乘以3再加1,如果它是偶數,那就不斷地除以2,以此迴圈往復,最終一定會在有限步驟內得到1。這個猜想就是一個自反饋系統,上一步的結果,是下一步的原因。因果鏈條緊密相扣。
我們來嘗試一下,比如數字7
7 -> 7*3+1 = 22 -> 22/2 = 11 -> 11*3+1 = 34 -> 34/2 = 17 -> 17*3+1 = 52 ->52/2 =26 -> 26/2=13 -> 13*3+1=40 -> 40/2 = 20 -> 20/2 =10 -> 10/2=5 -> 5*3+1=16 到這個數就相當於完結了,因為16 8 4 2 1。只要變化到2^n,那就是一路除2到1的過程了。
理解了自反饋系統大概是啥意思,那這麼我們來看看最初的蝴蝶效應是哪個領域的專家提出的,是研究天氣系統的專家!這就一點都不奇怪了,因為地球上的氣候,就是一個典型的自反饋系統,今天的天氣是受昨天的天氣的影響和控制,而明天的天氣又被今天的天氣影響,但這種影響極其複雜,讓天氣預報工作讓人望而生畏,直到我們的天氣監測衛星增多,計算機運算速度變快,天氣預報才開始真正靠譜,但也是短期天氣預期,長期預報就不太可能靠譜。
圖示:注意圖上兩條模擬曲線,從很相似的軌跡開始,經過一段時間的自我迭代後兩條曲線開始出現差異,某些地方的差異甚至完全相反,一個上行一個下行,這要是真實的天氣預報,那就是夏天和冬天的差別。
而在上世紀,有個氣象學家洛倫茲,在超級電腦上簡單地模擬天氣的變化時,他敏銳的發現了一件事,那就是相似的輸入,在天氣預報的長期模擬系統中,會導致完全不同的輸出。他因此大徹大悟,指出任何長期的天氣預報都是不可能靠譜的,因為我們的測量精度有限,所以我們輸入系統的測量值都必然是有誤差的。這種誤差在如天氣這樣複雜的自反饋系統中,將有可能把起始階段無限小的誤差逐步積累放大,導致預測的天氣和實際天氣之間風馬牛不相及!為了將他的領悟更好的表達給其他人理解,他想出了這個傑出的類比,蝴蝶效應:
亞馬遜叢林的一隻蝴蝶扇動了一下翅膀,結果導致下個月在紐約發生了一場風暴。
當然這只是一個類比,並不是真的。它要表達的核心意思是,微小的輸入誤差帶來巨大的輸出差異。當我們測量氣候中的各種引數時,是不可能照顧到類似蝴蝶扇動翅膀這樣微小影響的。
因此,一個靠譜的天氣預報系統,需要每天更新輸入資料,甚至每小時更新輸入資料,在事態緊急的時候,而不能完全依賴計算機的模擬。
那麼月球上的物質對地球會造成危害嗎?可以肯定的說基本不會,因為月球和地球的相似性非常大,實際上整個太陽系內的岩石行星都非常相似,畢竟大家都是同樣的起源,從同一個星雲中成長出來的。而且月球作為地球的衛星更加特殊,因為它是早期地球1.0版和另一個比原始地球小一些的行星撞擊後的產物。
圖示:月球的來歷是相撞的結果,只有這樣才能解釋為什麼地球擁有這麼大一顆衛星,以及月球正逐漸遠離地球而去的事實。
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3 # 忒孤雅
關於這個問題,我來講一個駭人聽聞的故事。話說月球的兩極是個極其寒冷的世界,在那裡由於太Sunny永遠都是從地平線方向平射過來,因此在一些環形山的底部形成了永久性的陰影區域。
這些坑窪之地幾十億年來都沒有照射過Sunny,溫度長久保持在零下200度以下。
這些本無關緊要,重要的是人們由此產生了額外聯想。
人們猜測那裡面可能存在有水—— 一種由於長久低溫被凍得硬邦邦的特殊的水冰。
於是天體地質學家請來了宇航員,讓他開著月球車去月球北極進行實地考察。
果然,宇航員在月球北極的環形山底部發現了為數不多的水冰!
科學家們欣喜若狂,讓宇航員立即採集了10公斤月球水冰樣品,小心翼翼地打包封存,帶回了地球科研基地。
接下來科學家們像打了雞血,爭先恐後馬不停蹄地對這些月球水進行了研究——
物理的化學的,宏觀的微觀的,計算的論證的,猜測的推演的,稜模的肯定的,大概的估計的,眾言的獨斷的,拍胸的頓足的…忙得不亦樂乎。
可是…
人們研究來研究去,這些月球水好像和普通的地球水沒什麼兩樣耶?
化學元素同樣是倆氫帶一氧,一個大氣壓下同樣是零度結冰100度沸騰,攝氏4度時同樣是每立方米重1000千克…且慢!這裡發現了一點點不對!一位老學究突然說道。
哪裡不對啊?人們把頭都湊過來了。
你們看啊,這是一坨月球水結成的冰,我現在把它放入盛滿水的杯子裡。
它竟然,竟然沉入了水底!
呵呵,特麼的這坨冰原來比水要重!
這說明了什麼呢?說明了月球水它遵循著物質熱脹冷縮的普遍規律。
這和地球水截然不同。
地球水在一個大氣壓的環境中,溫度攝氏4度時密度最大,從4度往冷熱兩個方向它的體積都要增大,所以冰比水的密度要低,冰總是浮在水面之上。
這明顯違背了物體熱脹冷縮的普遍規律。
好吧,愛沉不沉,愛浮不浮的,冰重點輕點又能怎樣呢?由它去吧!眾教授說。
可是,第二年麻煩來了。
這一年冬天天氣很冷,江南下起了…雪?不對,是冰粒,是打得人臉生痛的,石子一樣堅硬的冰粒!
並且,冰粒落入江河湖泊,竟然全都沉入了水底。
氣溫繼續下降,湖面也開始結冰了。
嗨!你們看哪,湖冰都沉到水底去了耶!
人們紛紛跑到湖邊,眼見湖冰結一點沉一點,湖底全是亮晶晶的冰。
面對這一切,有的人樂了,有的人哭了。
樂了的是孩子們,因為他們不懂事,他們覺得好玩。
哭了的是教授們,因為他們知道自己惹大禍了。
他們把月球水帶來了地球,月球水透過昇華,把自己的分子鍵結構傳染給了地球空氣中的水份,空氣中水份又二次感染給了所有與之接觸的其它水體。
更要命的是,這種水分子鍵結構的傳染是單向不可逆的,水一旦被傳染就變成了月球水並且永遠也變不回來了。
接下來的很多年裡,地球上的水全都變了,只要是結了冰,通通都比水要重,通通都往水底沉。
冰沉入水底的直接後果就是,水底冰它很難融化,或者說根本就不會融化。
即便是春夏秋長達幾個月的溫暖季節它也同樣不能融化。
因為Sunny照不到深水下的冰。
就這樣,水下的冰年年只有增加沒有減少。
直到全部結冰,全年結冰,全球結冰。
全球的海洋啊湖泊啊江河啊什麼的全都結冰了,人還能活嗎?幸好以上故事只是虛構的,它只是告誡人們要重視外星物品的汙染問題,要防患於未然。
感謝上蒼,地球上的冰永遠都比水輕,永遠都是浮在水面之上!
生命離不開水,冰凍總有化開時。
回覆列表
“蝴蝶效應”只是一種最極端的情況,而且蝴蝶效應本身就是混沌的另一種表達,在混沌之中你不可能建立兩個事件的直接聯絡。
比如說有一個著名的關於蝴蝶效應的例子:
少了一個鐵釘,丟了一隻馬掌。少了一隻馬掌,丟了一匹戰馬。少了一匹戰馬,敗了一場戰役。敗了一場戰役,失了一個國家。但是在實際生活中,少了一個鐵釘,馬掌也未必會掉;馬掌掉了,大部分時候對於馬來說也是無所謂的;少一匹馬,最多就是引起區域性的慌亂,很難導致整個戰役的失敗;戰役失敗了,只要不是大決戰,就還有挽救的機會。
所以“蝴蝶效應”不總是會發生,一件小事只有非常小的機率引起嚴重的後果。
另外,就算這個鐵釘導致一個國家毀滅的事情真的發生了,真的只是鐵釘導致的嗎?檢查馬掌的人呢,為什麼沒有在上戰場之前檢查一下?國王他自己呢?發現自己的坐騎狀態不對怎麼沒有及時停下?國王身邊的護衛呢?看見國王落馬為什麼不及時扶起國王?為什麼不能夠在重新站起來之後及時穩定軍心?為什麼一場戰役失敗了之後不能重新規劃戰略佈局、挽回損失?等等等等。
簡單說,鐵釘只是原因之一,而導致最終國家毀滅的原因是很多的,比如說裝備的廢弛、軍隊組織的混亂、國王沒有威望、軍心渙散、國家戰略制定者能力不足,等等。所以你不能說“鐵釘”因為蝴蝶效應導致了“王國毀滅”,而應該說在這種大環境下,鐵釘丟失這種事情是“王國毀滅”的直接導火索。
那麼帶回月球上的物質會不會導致重大災害?答案是99.99999999999……%的機率不會。剛剛也說了,整個宇宙中發生的每一件事情只有極小的可能會導致重大災難,其中當然也包括從月球上取回某些物質。
當然了,你不能否認,比如所月球上的這點兒物質剛好是外星人發動毀滅打擊的目標物質,或者這些物質剛好裡面含有可以毀滅全人類的毒素物質,那確實是會帶來重大災難,但是這些可能性都太小了,人類也有足夠的手段來防範可能的影響,比如說各種手段來監測這些物質,等等。
如果你說因為帶回來了這些物質,某個科學家心情大好,然後這個科學家剛好因此說話不注意得罪了領導,領導心情不好做了什麼錯事兒……然後繞了一萬個大彎之後導致世界大戰爆發——這也是有可能的,但是正如上面所說的,這個可能的機率很小外加不能直接歸因於帶回月球物質這件事情,所以答案還是:
人類到月球上取回某些物質,不會引起蝴蝶效應導致重大災害。