米切尔·纽伯里是密歇根大学复杂系统助理教授。这个故事最初发布在《对话》上。
混沌会让人联想到《侏罗纪公园》中恐龙横行的场景，或者我朋友家蹒跚学步的孩子在客厅里大肆破坏的样子。
在一个混乱的世界里，你永远不知道会发生什么。事情层出不穷，任何一种随机的冲动都可能引发。
但混沌在物理学和气候科学方面有着更深层的含义，它与某些系统——比如天气或蹒跚学步的孩子们的行为——从根本上是不可预测的有关。
科学家将混沌定义为当前时刻微小变化所产生的放大效应，这些效应会导致长期的不可预测性。想象一下两个几乎相同的故事情节。在其中一个版本中，两个人会在火车站擦肩而过；但在另一个版本中，火车早到 10 秒钟，这次相遇就从未发生。从那时起，这两个情节线可能就完全不同了。
通常情况下，这些小细节并不重要，但有时微小的差异会产生不断累积的后果。而这种累积就是导致混沌的原因。
20 世纪 60 年代和 70 年代的一系列惊人发现表明，制造混沌是多么容易。没有什么比老式落地钟的摆动更可预测的了。但如果你在摆锤的中间处增加另一个轴，它的摆动就会变得极其不可预测。
混沌与随机不同
一副扑克牌和天气有什么区别？
你无法预测下一张扑克牌——如果你能预测，他们就会把你赶出赌场——而你可能可以猜到明天的天气。但关于两周后或一年后的天气呢？
随机性，就像扑克牌或骰子一样，是不可预测的，因为我们缺乏足够的信息。混沌介于随机和可预测之间。混沌系统的一个标志是在短期内具有可预测性，但这种可预测性会随着时间的推移迅速瓦解，就像河流的急流或生态系统一样。
混沌理论为何重要
艾萨克·牛顿设想的物理学是一套支配钟表宇宙的规则——一旦启动，这些规则就会导致一个预定的结果。但混沌理论证明，即使是最严格的规则和近乎完美的信息也可能导致不可预测的结果。
这一认识在决定哪些事物是可预测的方面具有实际应用。混沌理论解释了为什么没有天气应用程序能告诉你两周后的天气——这根本无法得知。
另一方面，更广泛的预测仍然是可能的。我们无法预测一年后的天气，但我们仍然知道这个时节的天气是什么样的。这就是为什么气候可以预测，即使天气不可预测。混沌和随机理论帮助科学家区分哪些类型的预测是有意义的，哪些是没有意义的。
