蝴蝶翅膀在振动

来源 :科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jacobyuanwei
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读

  亞马孙雨林的一只蝴蝶振动两下翅膀,会引发美国得克萨斯州的一场龙卷风?1963年美国的气象学家洛伦兹提出了一个名词,将类似“蝴蝶引起龙卷风”的现象称为“蝴蝶效应”,用来比喻初始条件的一些小偏差会带来结果的巨大改变,其他如马蹄铁掌上丢失了一个钉子,会让一个国家走向灭亡;秋天一片飘落的桑叶,会点燃七国混战的战火等等,都是“蝴蝶效应”的例子。
  那么“蝴蝶效应”是否真的存在呢?

气象中的“蝴蝶效应”


  如果你是一个较真的人,你一定会想,洛伦兹是个异想天开的疯子吧,一只小小的蝴蝶扇一下翅膀而已,怎么可能引起龙卷风?要是龙卷风真会发生,那世界上那么多只蝴蝶,岂不全世界天天都在刮龙卷风?除了蝴蝶,还有很多飞蛾、麻雀呢,它们也天天扇翅膀,人类不是早就完了?
  假如你真的这么想,这不能说你是错的,毕竟龙卷风、台风一年发生那么多次,可从来没有一个气象学家出来解释说成因是蝴蝶扇动翅膀啊。不过,其实“蝴蝶效应”中的“蝴蝶”大多数时候并不是指蝴蝶本身。

  洛伦茨首次在报纸上提到这个理论,原文中其实讲的是海鸥的翅膀会引起龙卷风,他认为小规模的气流变化可以永远改变天气,比如飞机气流或者海鸥扇动翅膀的气流。当然,像这样小的气流之后的走向我们难以去检测,但是小气流汇入大气流,大气流最终改变气候的状况确实在发生,沃克环流与厄尔尼诺现象的关系正是如此。
  厄尔尼诺现象是一种全球性的异常气候现象,它会造成一些地区干旱而另一些地区又过涝的结果,比如2018年我国的暖冬、2019年南方地区的水灾等都受到了厄尔尼诺现象的影响。而这样一种全球性的气候现象,起因却只是太平洋上的一股风。
  东、西太平洋的水温高低不同,东太平洋受寒流和赤道信风(这股风受地球自转偏向力的影响,每年都会自两极吹向太平洋的东方,使太平洋洋面水温下降)的影响水温低、近海面的气压高,相较之下西太平洋水温高、气压低,正常情况下风会从东太平洋吹向西太平洋,我们把这股风按发现者的名字命名为沃克环流。
  沃克环流将给太平洋西部带来丰沛的水汽,使太平洋两岸气候保持正常的干湿变化。但是当沃克环流受种种因素影响减弱时,比如赤道信风减弱,太平洋洋面水温不再下降,而东太平洋的水温会升高,东部洋面就会产生温暖湿润的上升气流,削弱沃克环流,沃克环流所携带的水汽就无法带到西岸,太平洋的东部区域将变得更加潮湿多雨,而西部会发生大面积的干旱,就会发生我们所说的厄尔尼诺现象。
  你看,像厄尔尼诺这样最终会影响全球的“庞大家伙”,它不也是由东南信风、沃克环流这样不起眼的“小家伙”所引起的吗?

物理中的“蝴蝶效应”


  我们常常幻想自己如果拥有一台动画片《哆啦A梦》中的时光机,就可以回到过去弥补遗憾,但回到过去改变过去真的好吗?电影《蝴蝶效应》的男主角埃文就陷入了这样的死循环:他对现状不满,于是自己一次次回到过去,单单只改变了一件他认为错误的事情,但是未来却没有变得更好。埃文女友幼年遭受父亲虐待,成年后受不了压力自杀了,于是他回到女友幼年,用雷管威胁女友父亲,结果女友拿起雷管被炸死;埃文朋友目睹女友弟弟烧死小狗,结果精神失常,他鼓励朋友反抗女友弟弟,结果朋友失手杀死弟弟……
  在影片中埃文自己回到并改变了过去,但是实际上,我们到底能不能改变过去呢?
虫洞是理论上最可能制造时光机的物体

  在量子物理学里,有个名词叫做“量子蝴蝶效应”,我们可以设计一个与外界隔离并高度可控的实验系统,在这个系统里,实验是可以完美重复的,但是如果重复前做一个微小的改变,比如改变一个原子的位置,那么最终实验结果将与开始时完全不同,还处于科学家的设想阶段的虫洞时光机就是这样一个微小改变就影响全局的系统。
  我们知道,现在看到的每一缕阳光,其实是8分钟前太阳发射出来的,我们看到的是“过去8分钟”的太阳光,那如果我们能去到距离地球几百光年远的星球,再回望地球,看到的是不是几百年以前的人和事了呢?但是显然,即使这种想法能实现,我们看到的也不是过去,而是现在,因为在我们去往几百光年远的时候,即使以光速前进,也需要几百年的时间,现在也成为了几百年以前的过去。只有缩短我们去往几百光年外所需的时间,才能达到看到过去的目的。
  于是“虫洞时光机”理论应运而生。广义相对论表明,大质量的物体,如太阳或黑洞会扭曲空间和时间,也就是说时间和空间可以像卷成纸筒一样折叠起来,时空的这一端和另一端甚至会重叠。如果我们穿越黑洞,那么几百光年的距离也只是一瞬间,这就不影响我们看到过去了。
  但是,众所周知,黑洞具有递增的引力,如果我们试图穿越它,在进入黑洞之前可能已被撕成碎片,而“虫洞”不是,在科学家的想象中,虫洞具有扭曲时空的引力,但是它的引力不会增强,穿越虫洞时可以不被撕裂。

但是虫洞真的存在吗?


  不同的科学家对虫洞有不同的理解,霍金认为宇宙中存在无数的微小的虫洞,而且处在不断消失和形成过程中;有科学家认为虫洞是黑洞和白洞之间的通道;还有的认为虫洞连接着遥远的恒星,美国物理学家基普·索恩还计算出了人类建造一个虫洞时光机需要多少能量。   但是不管科学家们对虫洞有多少不同的设想,他们都坚持一点:虫洞的存在需要大量的能量维持,為了维持一个半径为一千米的虫洞,所需要能量的物质质量相当于整个太阳系的质量。与此同时,虫洞又是非常脆弱的,即使很小的扰动(包括你尝试穿过它的扰动)都会导致它坍塌。
  这样看来,即使真的发现或造出虫洞,想通过虫洞回到过去,都是几乎不可能完成的任务,更何况还要改变过去呢?一点微小的改变都会使你的时空旅行有去无回。

生活中的“蝴蝶效应”


  好吧,你可能会说就算“蝴蝶效应”确实存在吧,但是厄尔尼诺现象和虫洞时光机却好像跟你关系并不大啊,就算它们受到蝴蝶效应的影响,你也无法改变什么,那为什么还要学习“蝴蝶效应”呢?
  先看一下本文开头提到的飘落桑叶的故事吧。这个故事的名字叫“卑梁之衅”,发生在春秋时代。当时吴国与楚国的边境是“卑梁”与“钟离”两个小城,两城距离很近,吴、楚两国的少女,经常一起嬉戏与采集桑叶。一次吴楚两个少女为了一片桑叶吵架,楚国的少女受伤了,楚国家长跑去理论,结果打死了吴国少女的家长。
  卑梁城的吴国人,为了报仇,杀了楚国钟离城少女全家,接着楚国人屠了吴国全村,吴王余昧又派兵攻打楚国钟离城,进行屠杀报复。吴楚两国就这样你打我我攻你,结为世仇。
  故事还没完,吴王余昧的儿子王僚继位之后,又集结了10万大军去讨伐楚国,楚平王则联合顿、胡、陈、沈、蔡、许六个国家组成联军抗击吴国,后来吴国取得了最终的胜利,而楚国从此一蹶不振。
  这个故事可以总结为“一片桑叶引起的战争”,当然我们知道,战争最终能打起来,为的是利益,但是导火索或者说战争的借口确实是一片桑叶啊。在这场因桑叶而起的纷争中,每个参与者都寸步不让,最终酿成大祸,这不是“蝴蝶效应”最残酷的例子吗?
  我们日常生活中的“蝴蝶”不至于会引起战争,但是它的影响也不容小觑:河北省的王传民12岁因一点小事与父亲赌气离家出走,没想到与家人从此分离长达29年;安徽省的周安员老师因为调解学生之间的争吵,无意与学生发生肢体冲突,结果被学生家长逼迫至跳江自杀……
  每一个悲剧的起因大多数时候都只是一只小小的“蝴蝶”,而使你的生活变得更好或更差的并不是这些“蝴蝶”,是你的处事态度,遇到事情时你如何去解读,如何去应对。我们学习“蝴蝶效应”,不仅要理解,一个小雪团有越滚越大最终压跨一座房屋的可能,更是要学会,如何在小雪团没有发展壮大时,用自己的智慧去化解它。
其他文献
时间旅行,是人们一直想要做的事情。人们想回到过去,改变一些后悔的事,或者探究历史的真相。但不管怎样,人们迫切地想制造出时间机器。其基本理论就是超越光速或者制造出虫洞。回到过去或者去未来,解决的不只是工程问题,还有时间轴上的问题,还有地点。  可能有人会觉得奇怪,为什么时间旅行和地点有关?那么首先你应该知道地球在自转,同时也在公转,而整个太阳系又在绕着银河系旋转。宇宙是不断膨胀的,所以银河系也在不停
期刊
金星、地球和木星,三星连珠。  太阳也有它的“心跳”。太阳黑子数、太阳发出的总能量以及太阳磁场的结构,每隔11年就要发生一次周期性变化。太阳的这个活动周期,类似人的心跳。这一现象自1843年发现以来,一直没得到解释。  最近,有人提出,这可能跟行星连珠现象有关。  所谓行星连珠,是指当几颗行星位于太阳同一侧,排列成一条直线的罕见天文现象。这一现象历来为迷信占星术的人所乐道,以为那将预示着有不寻常的
期刊
电影中蚁人能变小,但是现实里从正常人大小变得和蚂蚁一样大,几乎不可能做到。传说詹格洛特也是从正常人大小变成十几厘米高的,这可信度很低。  2018年3月,在印度尼西亚泗水的一个海滩上,人们在礁石上看到了一个人形的东西,看起来像个小人偶。不过,这个小人偶着实让人不敢直视:它只有约12厘长,身体僵直,头上是稀疏且又粗又长的头发,指甲又长又尖,更可怕的是,它们的口中两颗夸张的尖牙露出嘴外。一见到这个东西
期刊
2019年4月10日,科学家公布了首张黑洞照片,这也是人类第一次见到黑洞究竟是什么样的。而在黑洞那边,科学家有充足的理由相信,黑洞早已记录了宇宙的历史。那么科学家是如何得出这一推论的?这得从黑洞照片的解读开始。黑洞照片透露出的信息  人类首张黑洞照片里的主角是M87星系中心的超大质量黑洞,其质量约为太阳的70亿倍。正如物理理论所预测的那样,黑洞的引力大到连光线都无法逃脱,所以照片中的黑洞确实是一片
期刊
摘要:采用微波消解—石墨炉原子吸收光谱法对编号为GSS-2,GSS-3,GSS-4,GSS-8的底泥质控样及底泥样品进行重金属铅、镉的检测,并且对这两种金属元素的最低检测限、准确度、日内精密度和日间精密度进行了分析。结果表明,在本实验条件下,铅最低检测限为1.30μg/L,镉最低检测限为0.052μg/L。底泥质控样及样品中铅的批内变异系数为1.79%~7.70%,批间变异系数为4.45%~9.7
期刊
恐怖的鬼村  19世纪时,一个叫雅各布·昂格的人在美国新泽西州的松林泥炭地地区买下了一块地,并在那里建造了一座房子,渐渐地,他的房子周围开始有其他居民,形成了一个小村庄。  平时昂格喜欢戴着帽子,在一次参加舞会后,他将自己的帽子抛向空中后,帽子落向一棵大树的枝桠之后不知所踪。当时,人们很害怕,因为他们觉得昂格的帽子是被鬼魂拿走了。也正因为这件诡异的事,那个地方也因此得名“昂格的帽子”。不要看地名奇
期刊
小白蚁的大工程  人类在地表建造了许多宏伟的工程,而在自然界,生物营造的最大工程就非白蚁垒的数亿个土墩莫属了。  巴西东北部的稀树草原,在一块面积为23万平方千米(比整个英国还大)的土地上,分布着2亿个土墩。它们排列整齐、间隔有序,每个土墩大约有2.5米高,是由白蚁挖出的废土垒成的。土墩和土墩之间,地下有通道相连,形成一张巨大的隧道网络。  这些白蚁似乎比较笨,也许是出于习惯,它们在往外排土时,只
期刊
有一种药,吃了能让你事业有成、爱情美满、走上人生巅峰,代价是情绪失控和药物依赖,你愿意服用吗?电影《永无止境》的主人公艾迪·莫莱就服用了这样一种药——NZT,服用后他从一个缺乏灵感的失业者变成才思敏捷、灵感不断的知名作家,并因此跻身上流社会,还获得了竞选总统的资格。  在电影中,NZT是一种号称能开发大脑潜能,让人变聪明的药物,在现实中,也有一些具有相似功能的药,你要来一颗吗?谁决定你的智商?  
期刊
早在2005年,美国斯坦福大学的生物学家首次在实验室中实现了光遗传学的原理(使用一种光控方法选择并打开了某种生物的一类细胞)。他们使用病毒将天然海藻蛋白质“ChR20”(一种可以响应蓝光的离子通道)传染到小鼠的神经细胞中。科学家们通过将导蓝光的光纤插入到小鼠大脑的不同位置就可以刺激大脑做出不同的反应,比如让小鼠陷入狂躁,且可以在毫秒时间内控制神经细胞的“开关”。  到了2015年8月,就有研究人员
期刊
摘要:突如其来的新冠疫情叠加贸易保护主义的抬头打乱了“全球化”进程的步伐,致使“全球化”变革面临更大的不确定性。并给全球供应链带来了不可预测的挑战。“逆全球化”的浪潮也拉开了全球供应链向着多元化、区域化、本国化、割裂化趋势发展的序幕。与此同时,面对类似全球性健康危机事件的冲击,全球供应链所暴露出的各种弱点也对供应链管理提出了更高的要求。  百年沧桑岁月,世界格局发生了翻天覆地的变化。此时此刻,我们
期刊