每日科技名词|混沌

混沌

chaos

定义：确定性非线性系统表现出的貌似随机的长期行为，对初始条件极端敏感，初始条件的微小差异会引起系统的长期行为产生很大变化，由此不可能预测这种行为的长期状态。混沌行为在相空间会表现出分形结构。

学科：生物物理学_概论

相关名词：混沌动力系统 混沌运动 混沌控制 混沌轨道

来源：全国科学技术名词审定委员会

【延伸阅读】

一般认为，混沌理论最早是由美国数学家、气象学家爱德华·诺顿·洛伦茨（Edward Norton Lorenz）提出的。1961年，洛伦茨尝试运用计算机程序建立模拟大气中空气流动的数学模型。在一次执行过程中，他输入了精确度只有小数点后3位的初始值（该数值的正确值达到小数点后6位），发现运算结果与之前的结果完全不同。洛伦茨意识到：自己的数学模型对初始值非常敏感，即初期某一个数的微小变化，会影响到最后的结果，并可能发生根本性的差异。这也就是天气系统变幻莫测，几乎无法精确预测的原因。

1963年，洛伦茨根据自己的数学模型写成了影响深远的《决定性的非周期流》一文。1972年，在美国科学促进会第139届年会上，洛伦茨发表了题为《可预测性：一只蝴蝶在巴西扇动翅膀会在得克萨斯引起龙卷风吗？》的演讲，这就是 “蝴蝶效应”的由来。

关于混沌系统的定义有很多，目前普遍接受的是美国数学家德瓦尼（Robert L.Devaney）给出的描述性定义，即混沌系统需具备以下特性：初值敏感性、拓扑传递性和稠密的周期轨道。通俗地说，混沌系统受初始值的影响极大，且系统本身不可预言。不过，尽管混沌看起来杂乱无章，但仍存在某种内在的条理性，系统具有朝着某个稳定状态（稳态）发展的趋势。这个状态称为吸引子。