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蝴蝶效应真的存在吗?量子蝴蝶效应更令人困惑

据国外媒体报道,2004年好莱坞电影《蝴蝶效应》是一部非常有趣的电影。人类相信蝴蝶效应具有神奇的效果。小规模的事件可能会产生巨大的,不可预测的后果,甚至会导致战争,核灾难等.

事实上,蝴蝶效应仅是一个气象术语,源于半个世纪前,它实际是什么对于多数人是很难理解的,我们来看看物理学家、大气科学家和心理学家,他们如何分析蝴蝶效应的真实作用及意义。

戴尔杜兰

美国华盛顿大学大气科学系教授兼主任

研究包括大气的可预测性

“蝴蝶效应是真实的。从某种意义上说,小规模的微小变化可以永远改变天气,但蝴蝶是否可以对天气做出任何有意义的改变是值得怀疑的。“蝴蝶效应是在可预测性的背景下。事实上,如下所述,最初的研究报告提出,海鸥的翅膀,而不是蝴蝶翅膀,可能会产生巨大的,不可预测的后果。蝴蝶效应由Phil Merrilles博士提出。这个词被爱德华采用。 Lorenz在谈话中引用并在1969年发表的一份研究报告中使用蝴蝶效应作为标题。

蝴蝶效应是真实的。从某种意义上说,小规模的微小变化可以永远改变天气,但蝴蝶是否可以对天气做出任何有意义的改变是值得怀疑的。蝴蝶效应可以或多或少地捕捉人。想象力虽然不是一个完美的例子,但却是一个例子。

问题是蝴蝶太小而不能真正改变任何东西,但更大的东西可以是,例如,飞机或积云。积云可以影响任何地方的气候。它的存在与否可以改变云周围的大气环流。当积云发生变化时,它会稍微改变较大的大气环流,然后改变较大的大气环流。

对于蝴蝶效应,较大的天气区域的非常小的不确定性也会导致几乎相同的气候特征随时间变化,但较大区域的不确定性将完全覆盖蝴蝶效应的任何影响。

道格拉斯斯坦福

美国斯坦福大学理论物理研究所副教授

主要研究量子引力,量子场论和弦理论

蝴蝶效应是真实的,但很难找到。为了使它更具吸引力,我们可以设想一个时间机器实验,你可以通过时间机器回到过去,并改变一个看似微不足道的小东西,例如:改变一个原子的位置,然后你回到通过时间机器出现,此时你会发现很多东西都是随机发现的。

这基本上是1952年短篇小说《雷声》的故事情节。作者Ray Bradbury的故事情节与蝴蝶效应非常相似,但他低估了今天重新排序事物的影响。

Brian Swinger

马里兰大学物理学助理教授

研究量子信息物理学

蝴蝶效应是真实的:如果你使用混沌系统进行两个稍微不同起点的实验,你会发现两个实验结果之间的差异,它会随着时间的推移而迅速增长。从数学的角度来看,两个实验之间的差异将随着时间呈指数增长,直到差异变大。

一个更令人困惑的现象是量子蝴蝶效应,它出现在一个系统中,其中量子世界的混乱和奇怪的物理特征相结合。对于这种类型的系统,存在量子混沌的概念,但是准确地测量量子蝴蝶效应,仍然是一个正在进行的研究课题。

在某些情况下,我们可以确定实验上可检测的属性。在典型的蝴蝶效应中,预计差异会加倍,但我们不知道这对于普通的量子混沌系统是否有意义。

尝试研究这种物理特性的实验也非常有趣。它们通常包含特殊的原子和光子集合,这些原子和光子的设计可以高度可控并与外界隔离。实验者试图在一段时间之前和之后运行系统的电源,就像倒带和快进电影一样。

如果我们快进然后立即退回,我们将回到最初开始的地方,但是如果我们快速前进并在倒车之前进行一些小改动,那么在一个混乱的系统中我们很快会以一个非常不同的位置,而不是原来的位置。

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