El impacto de las mariposas en el medio ambiente
Currículum
El efecto mariposa se refiere a un sistema dinámico en el que pequeños cambios en las condiciones iniciales pueden conducir a enormes reacciones en cadena a largo plazo en todo el sistema. Este es un fenómeno confuso.
El meteorólogo estadounidense Edward Lorenz analizó este efecto en un artículo de 1963 presentado a la Academia de Ciencias de Nueva York. "Un meteorólogo señaló que si esta teoría resultaba correcta, el batir de las alas de una gaviota sería suficiente para cambiar el clima para siempre". En conferencias y artículos posteriores, utilizó mariposas más poéticas. La explicación más común para este efecto es: "Una mariposa que bate sus alas en Brasil puede provocar un tornado en Texas un mes después".
Esta cita se atribuye a un meteorólogo. Hice un programa informático que puede simular el cambio climático y mostrarlo con imágenes. Finalmente descubrió que la imagen estaba confusa y se parecía a las alas extendidas de una mariposa. Entonces explicó este número vívidamente usando el método de "mariposa batiendo sus alas", por lo que la declaración anterior surgió.
El efecto mariposa se suele utilizar en sistemas complejos como el clima y los mercados de valores que son difíciles de predecir dentro de un período de tiempo determinado. Este efecto muestra que los resultados del desarrollo de las cosas son extremadamente sensibles a las condiciones iniciales, y la más mínima desviación de las condiciones iniciales provocará enormes diferencias en los resultados.
El efecto mariposa se utiliza en sociología para explicar un pequeño y malo mecanismo que, si no se guía y ajusta a tiempo, traerá un daño enorme a la sociedad. Se le llama en broma "tornado". tormenta"; Un buen mecanismo diminuto, siempre que esté guiado correctamente, producirá un efecto sensacional después de un período de duro trabajo, o se le puede llamar una "revolución".
El efecto mariposa suele aparecer en el caos. También llamado no lineal.
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El efecto mariposa fue propuesto por el meteorólogo Lorenz en 1963. El aleteo ocasional de las alas de una mariposa en la selva tropical de la cuenca del Amazonas en América del Sur podría causar un tornado en Texas en dos semanas. La razón es que el movimiento de las alas de las mariposas provoca cambios en el sistema de aire circundante, lo que produce un flujo de aire débil, lo que a su vez provoca cambios correspondientes en el aire circundante u otros sistemas, provocando una reacción en cadena y, en última instancia, provocando grandes cambios en otros sistemas. Este efecto muestra que los resultados del desarrollo de las cosas son extremadamente sensibles a las condiciones iniciales, y la más mínima desviación de las condiciones iniciales provocará enormes diferencias en los resultados.
El efecto mariposa es un concepto de la teoría del caos. Se refiere a la dependencia de la sensibilidad a las condiciones iniciales. Pequeñas diferencias en la entrada se amplifican rápidamente en la salida. El efecto mariposa está en todas partes de la vida económica: China anunció el lanzamiento de misiles, y Hong Kong y Taiwán fluyeron 654.380 millones de dólares a Estados Unidos. El efecto mariposa, también conocido como efecto billar, es un término metafórico para un sistema caótico que es extremadamente sensible a los valores iniciales. También es la causa directa del fenómeno caótico en sistemas no lineales bajo ciertas condiciones (que pueden denominarse condiciones críticas). o condiciones de umbral).
1. El origen del efecto mariposa
El efecto mariposa se originó a partir del descubrimiento del meteorólogo estadounidense Lorenz a principios de los años 1960. Existe esta descripción en libros como "La leyenda del caos y la teoría fractal - Exploración de la singularidad": "Un día del invierno de 1961, Lorenz calculó el pronóstico del tiempo en la computadora Royal McBee. Para pronosticar el tiempo, Usó la computadora. Resolvió 13 ecuaciones que simulan la atmósfera de la Tierra. Para estudiar una secuencia larga, tomó un atajo y en lugar de ejecutar la computadora desde el principio, escribió directamente el resultado final como valor inicial para el cálculo. . Cruzando el pasillo y bajando a tomar un café. Cuando regresó una hora más tarde, sucedió algo inesperado: pequeñas diferencias podrían convertirse rápidamente en grandes diferencias en la producción. No había nada malo en la computadora, por lo que Lorenz decidió que había descubierto un nuevo fenómeno. : "inestabilidad extrema con respecto a los valores iniciales" o "caos".
¡Una mariposa brasileña bate sus alas y en unos meses habrá tornados más poderosos que fuertes vientos en Estados Unidos! Este descubrimiento fue tan grave que ni siquiera los científicos lo entendieron. Varias revistas científicas también se negaron a publicar su artículo, pensando que iba "contra el sentido común": si se sustituyen valores iniciales similares en determinadas ecuaciones, los resultados deberían ser similares. ¿Cómo es que están tan separados? La razón es que el movimiento de las alas de las mariposas provoca cambios en el sistema de aire circundante, lo que produce un flujo de aire débil, lo que a su vez provoca cambios correspondientes en el aire circundante u otros sistemas, provocando una reacción en cadena y, en última instancia, provocando grandes cambios en otros sistemas. Lineal se refiere a la proporción y relación lineal entre cantidades, que representan movimientos regulares y suaves en el espacio y el tiempo, mientras que no lineal se refiere a relaciones no proporcionales y no lineales, que se manifiestan como movimientos irregulares y mutaciones. Por ejemplo: ¿Cuántas veces más visión hay en dos ojos que en un ojo? Es fácil pensar que es dos veces, ¡pero en realidad son entre 6 y 10 veces! Esto es no linealidad: 1+1 no es igual a 2. ¡La generación láser no es lineal! Cuando el voltaje aplicado es pequeño, el láser es como una luz eléctrica ordinaria, y la luz se dispersa en todas direcciones cuando el voltaje aplicado alcanza un cierto valor, de repente aparece un nuevo fenómeno: los átomos excitados parecen escuchar el "alinearse"; el comando "correcto". , emite luz monocromática con la misma fase y dirección, es decir, láser. La característica de la no linealidad es que abarca todas las profesiones, penetra en todos los campos y casi se puede decir que es "ubicua". "Por ejemplo, existe un caos en el movimiento de los cuerpos celestes; las oscilaciones de la electricidad, la luz y las ondas sonoras se convierten repentinamente en un caos; el campo geomagnético cambia de dirección 16 veces en 4 millones de años, también a causa del caos. Incluso los propios humanos son inherentemente no lineales: contrariamente al pensamiento tradicional, las personas sanas La electricidad del cerebro y los latidos del corazón no son regulares, pero el caos es una manifestación de vitalidad. Los sistemas caóticos responden más rápido a los estímulos externos que los sistemas no caóticos. a nuestro alrededor y no se puede ocultar. El fenómeno se denomina dependencia sensible de las condiciones iniciales, lo que se conoce como "efecto mariposa".... "Lorenz aprovechó originalmente el efecto gaviota". 65438 + 29 de febrero en Washington. Presentación de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia: 'Predictibilidad: ¿Una mariposa batiendo sus alas en Brasil provocará un tornado en Texas?'"
II. El significado de la efecto mariposa
Una pequeña mariposa que bate sus alas sobre un lugar determinado perturba el aire y con el tiempo puede desencadenar una tormenta en un lugar lejano. Es una metáfora de las consecuencias impredecibles y graves que provoca una pequeña mariposa. factor en el pronóstico del tiempo a gran escala a largo plazo. Las pequeñas desviaciones son inevitables, lo que hace que los pronósticos meteorológicos a largo plazo sean impredecibles o inexactos. Esto es como jugar al billar, al ajedrez y otras actividades humanas, que a menudo están "a miles de kilómetros de distancia, con una ligera diferencia", y "un movimiento descuidado puede llevar a la pérdida de todo el juego". El pronóstico meteorológico a gran escala a largo plazo es la observación, el cálculo, el análisis y el juicio del complejo sistema de la atmósfera terrestre, que se ve afectado y restringido por una variedad de factores que cambian en cualquier momento y en cualquier lugar. Se puede considerar que es difícil predecir con precisión su efecto integral y que el efecto mariposa es inevitable. Nuestros sujetos de investigación humanos también involucran otros sistemas complejos (incluidos los "sistemas naturales" y los "sistemas sociales"). Sus limitaciones internas también son complejas y su "efecto mariposa" es inevitable. El "efecto mariposa actual" o "efecto mariposa generalizado" no se limita al efecto mariposa original de Lorenz que sólo se utiliza en el pronóstico del tiempo, sino que es sinónimo de que todos los sistemas complejos son extremadamente sensibles a los valores iniciales, lo que significa que para todos los sistemas complejos se dice que bajo ciertas "condiciones umbral", su comportamiento futuro a largo plazo y a gran escala es extremadamente sensible a pequeños cambios o desviaciones en las condiciones iniciales, es decir, pequeños cambios o desviaciones en el valor inicial conducirán a enormes perspectivas de futuro.
3. El mecanismo intrínseco del efecto mariposa
El llamado sistema complejo se refiere a un sistema que no es lineal y exhibe fenómenos caóticos o comportamiento caótico en condiciones críticas. La ecuación dinámica de un sistema no lineal contiene términos no lineales, que es una descripción matemática del mecanismo de acoplamiento cruzado de múltiples factores en el sistema no lineal. Es precisamente debido a este "mecanismo de acoplamiento cruzado multifactorial" que la sensibilidad inicial del sistema complejo, es decir, el efecto mariposa, conduce al comportamiento caótico del sistema complejo. En la actualidad, la investigación sobre ciencia no lineal y ciencia del caos está en auge, lo que marca la transición y evolución de la comprensión humana de los fenómenos naturales y sociales a una etapa más profunda y compleja. Desde un punto de vista despectivo, el efecto mariposa a menudo da a las personas una sensación de crisis en la que el comportamiento futuro es impredecible, pero desde un punto de vista positivo, el efecto mariposa nos permite "ser cautelosos y hacer progresos rápidos" en un momento dado. menor costo para controlar el caos" y recibir enormes "bendiciones" en el futuro. El efecto mariposa es una metáfora, no un huracán provocado por mariposas.
1963 12. Lorenz señaló en un discurso en la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en Washington que el batir de una mariposa en Brasil podría provocar un tornado en Texas. Su discurso y conclusión dejaron una profunda impresión en la gente. Desde entonces, el llamado "efecto mariposa" se ha extendido como la pólvora y ha ganado fama en todas partes.
La razón por la que El efecto mariposa es fascinante, excitante y estimulante radica no sólo en su audaz imaginación y su encantador color estético, sino también en su profunda connotación científica y su inherente encanto filosófico. La teoría del caos cree que en un sistema caótico, cambios muy pequeños en las condiciones iniciales, después de una amplificación continua, causarán enormes diferencias en su estado futuro. Podemos utilizar una canción popular en Occidente para ilustrar esta imagen.
Esta balada dice:
Cuando se cae un clavo, se rompe un zapato;
Cuando se rompe un zapato, se rompe un caballo de guerra
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Rompió un caballo de guerra e hirió a un caballero;
Herió a un caballero y perdió una batalla.
Perdió una batalla, perdió un imperio.
Que se pierda un clavo en la herradura es un cambio muy pequeño en las condiciones iniciales, pero su efecto "a largo plazo" es la diferencia fundamental entre la vida y la muerte de un imperio. Éste es el llamado "efecto mariposa" en el ámbito militar y político. Es un poco increíble, pero realmente puede tener consecuencias tan malas. Los líderes sabios deben evitar la procrastinación, pero asuntos aparentemente triviales pueden llevar a la desintegración dentro del grupo. ¿Será entonces demasiado tarde para arrepentirse? Los puentes colgantes que cruzan barrancos profundos a menudo comienzan con una pequeña piedra atada a un alambre delgado.
Comentarios sobre el Libro de la vida y la muerte: De manera similar, los hábitos aparentemente comunes de comer carne también pueden conducir a enfermedades malignas, muerte prematura e incluso incumplimiento del deber, crimen, guerra, desastres, vileza moral, destrucción del mundo. hambre, daño ambiental, drenaje de aguas forestales y suelos. Las escrituras budistas dicen: Una vez que se pierde la vida, nunca se podrá recuperar. Los cuerpos humanos son difíciles de conseguir. Los seres humanos con cuerpos humanos son tan raros en comparación con la vida sin cuerpos humanos que el Buda comparó la tierra de sus palmas con la tierra de la tierra. Y si pierdes la vida debido al mal karma y desafortunadamente caes en los tres reinos malignos de la naturaleza bestial, los fantasmas hambrientos y el infierno, será muy, muy difícil volver a ser un ser humano. El Buda utilizó la metáfora de una tortuga ciega que se encuentra con un agujero flotante: en el vasto mar, hay una tabla de madera con un agujero en el medio. Una tortuga ciega sale del agua una vez cada cien años, con la cabeza simplemente atrapada en el agujero de la tabla. ¡Las posibilidades son escasas! Este es también el efecto mariposa. ¡Aprecia la vida! Hoy en día es raro que una persona lo contraiga y el budismo apesta hoy. Este cuerpo no vive esta vida, pero ¿cuándo lo hará?
La teoría del "Efecto Mariposa" utiliza medios empíricos para probar la interpretación que China hizo del "Libro de los Ritos" hace más de 1.300 años: "El Libro de los Cambios decía: 'Un caballero comienza con cuidado, y sólo hay una ligera diferencia." "Shu Wei Le Zhi": "Pero el espíritu es completamente débil, y hay granos grandes y pequeños, y la diferencia es de miles de millas. "Esto demuestra que la percepción es más directa que la cognición. Su llamado atractor es el efecto del elemento campo externo en la teoría de campos de elementos mixtos, y su teoría no lineal del caos es el sistema de conteo absoluto del tiempo independiente de los elementos de materia en la teoría mixta. Teoría del campo de elementos.
El "todo está mal, viejo" de China solía ser como una horquilla, lo que asustó a Ji Zi. Creo que los palillos de elefante no se agregarán a la tierra, pero sí. Debe ser como la copa de jade de rinoceronte. La copa de jade debe ser como el feto de un leopardo. Debe comerse debajo de una choza sin ropa corta y ropa marrón, por eso estará decorada con nueve capas de ropa y una habitación amplia. Después de su muerte, temo por su vida. Durante cinco años, se convirtió en un huerto de carne, instaló una barbacoa, subió a un mal lugar y murió así cerca de la piscina del vino. Cuando vio los palillos del elefante, dijo: “Ver lo pequeño es la luz. 』
Ji Zi, el tío abuelo de la dinastía Shang, se asustó mucho cuando vio al rey Zhou usando palillos de marfil. Debido a los palillos de marfil, la copa se cambió por una copa de jade de rinoceronte. Con palillos de marfil, Rhino Jade Cup no comerá sopa de frijoles toscos, sino carne de res, carne de elefante, carne de leopardo, carne de bebé no nacido y otros alimentos exquisitos. Si comes carne como carne de res, carne de leopardo y carne de fetos, no la comerás en una choza vistiendo una tela corta y tosca, sino que la comerás en un hermoso palacio vistiendo mucha tela fina. Ji Zi tenía miedo de perder su país.
Es un poco increíble, pero realmente puede tener consecuencias muy malas. Los líderes sabios deben evitar la procrastinación, pero asuntos aparentemente triviales pueden llevar a la desintegración dentro del grupo. ¿Será entonces demasiado tarde para arrepentirse? Los puentes colgantes que cruzan barrancos profundos a menudo comienzan con una pequeña piedra atada a un alambre delgado.
La razón es que el movimiento de las alas de la mariposa provoca cambios en el sistema de aire circundante, lo que produce un flujo de aire débil, lo que a su vez provoca cambios correspondientes en el aire circundante u otros sistemas, lo que provoca una reacción en cadena y, en última instancia, conduce a a grandes cambios en otros sistemas.
Este efecto muestra que los resultados del desarrollo de las cosas son extremadamente sensibles a las condiciones iniciales, y la más mínima desviación de las condiciones iniciales provocará enormes diferencias en los resultados. Por ejemplo, hay caos en el movimiento de los cuerpos celestes; las oscilaciones de la electricidad, la luz y las ondas sonoras caen repentinamente en el caos; el campo geomagnético ha cambiado de dirección 16 veces en 4 millones de años, también a causa del caos. Incluso los propios humanos son inherentemente no lineales: contrariamente al pensamiento tradicional, la electricidad del cerebro y los latidos del corazón de las personas sanas no son regulares, sino caóticos, y el caos es una manifestación de vitalidad. Los sistemas caóticos reaccionan más rápido a los estímulos externos que los sistemas no caóticos.
Se puede ver que la no linealidad está a nuestro alrededor y no se puede ocultar.
La definición de caos de los científicos es: Caos se refiere al movimiento irregular aparentemente aleatorio que ocurre en un sistema determinista, pero el comportamiento del sistema descrito por la teoría determinista tiene las características de incertidumbre: irrepetible e impredecible, Este es el fenómeno del caos. Investigaciones adicionales muestran que el caos es una característica inherente de los sistemas dinámicos no lineales y un fenómeno común en los sistemas no lineales. La teoría determinista de Newton puede manejar perfectamente la mayoría de los sistemas lineales, y la mayoría de los sistemas lineales se simplifican a partir de sistemas no lineales. Por lo tanto, el caos es omnipresente en la vida real y en los problemas técnicos y de ingeniería prácticos. Lorenz descubrió el caos por primera vez. Hasta la fecha, la investigación sobre el caos ha atraído la atención de científicos, sociólogos y humanistas. En realidad, estudiar el caos consiste en encontrar orden en el desorden, pero todavía hay demasiadas cosas impredecibles y caóticas en el mundo de hoy, y este tema definitivamente se convertirá en un problema para la humanidad. Debido al conocimiento limitado aquí, solo se dan una introducción superficial y espero que más estudiantes puedan ingresar a la Puerta del Caos y ver el mundo con una perspectiva más profunda. Quizás podamos trabajar en esta investigación en el futuro.