蝴蝶效應是很神奇的混沌理論，牽“過去”一發，動“未來”全身

如上圖所示：2015年，在倫敦自然歷史博物館的“奇異蝴蝶”展覽上，一隻孔雀石蝴蝶落在了一個女孩的臉上。

如果你認為2004年上映的美國電影《蝴蝶效應》只是由阿什頓·庫徹（Ashton Kutcher）和艾米·斯馬特（Amy Smart）主演的一部普通的科幻片，那你就大錯特錯了。這部電影只是對一個老概念的新詮釋。

在上述的電影中，庫徹扮演的角色找到了一種回到童年的方法。每次他進行這樣的時間旅行，去修改過去不稱意的小事情，但這些微小的改變最終會對他的成年生活產生重大和可怕的影響。

科幻電影《蝴蝶效應》男女主角劇照

蝴蝶效應是指看似微不足道的小事件，最終可能導致更大的後果。換句話說，它們對非常複雜的系統具有非線性影響。例如，當一隻蝴蝶在印度扇動翅膀時，氣壓的微小變化最終可能會在美國艾奧瓦州引發龍捲風。

什麼是蝴蝶效應？

跟女神一樣迷人的蝴蝶效應

“蝴蝶效應”一詞是由麻省理工學院的氣象學教授愛德華·諾頓·洛倫茨（Edward Norton Lorenz）在20世紀60年代提出來的，當時他正在研究天氣模式。他設計了一個模型來證明，如果比較兩個表明當前天氣相近的起始點，它們很快就會分散開來。稍後，一個區域可能會出現嚴重的風暴，而另一個區域則會平靜下來。

當時，天氣統計學家認為，應該能夠根據歷史記錄預測未來的天氣，看看當條件與現在相同時發生了什麼。但洛倫茨對專家的說法滿是懷疑，他運行了一個計算機程式來測試各種各樣的天氣模擬，他發現將一個變數數值從0。506127四捨五入到0。506，會極大地改變模擬中兩個月的天氣預報。

蝴蝶效應

他的觀點是，長期的天氣預報幾乎是不可能的，這在很大程度上是因為人類沒有能力衡量自然界令人難以置信的複雜性。有太多微小的變數可以作為軸心點，並串聯成更大的結果。

洛倫茨指出，自然界“無數”的相互聯絡，意味著一隻蝴蝶扇動翅膀可能會引發一場龍捲風。或者，可能會阻止一場龍捲風。同樣地，即使我們對自然做一個微小的改變（如果我們沒有打擾它，我們將永遠不知道會發生什麼），隨後的變化就會發生一連串的複雜連鎖反應，糾纏不清，無法恢復以前的狀態。

這就是所謂的，過去一旦被改變，哪怕是一丁點微不足道的小事，牽一髮動全身，也會對未來造成嚴重的後果。

洛倫茨吸引子的計算機模擬

洛倫茨試圖認為，我們不能跟蹤這些變化，並不確切地知道是什麼導致了一種天氣模式的變化。

1963年，洛倫茨在一篇題為《確定性的非週期流》的論文中向公眾介紹了他的工作，他把這種現象稱為“初值敏感性”，他後來在有關這個話題的演講中創造了“蝴蝶效應”這個詞。這篇論文很少被其他研究人員引用，至少一開始是這樣。

蝴蝶效應與混沌理論

蝴蝶扇動翅膀引發龍捲風現象

後來，其他科學家意識到洛倫茨的發現的重要性。他的見解為數學的一個分支——混沌理論奠定了基礎，該理論試圖預測內在不可預測的系統的行為。

你每天都能看到蝴蝶效應的例子，天氣只是一個例子，氣候變化是另一個問題。因為，事實證明，氣候變暖正適當地影響著生活在高山的蝴蝶物種。

加拿大阿爾伯塔大學的一名社群生態學家和資料科學家、博士後亞歷山德羅·菲拉佐拉（Alessandro Filazzola）表示：“氣候變化預計會產生一些大的影響，比如對某些物種來說太炎熱，對另一些物種來說太乾燥，但也會產生幾乎無窮多的較小的間接影響。”

蝴蝶效應模擬現象

菲拉佐拉還說道：“在我們的研究中，觀察了其中的一個間接影響，並對未來的氣候如何慢慢地導致蝴蝶和它的宿主植物的空間位置不匹配。作為一種昆蟲，這種蝴蝶只以這種植物為食，所以任何分佈範圍的不匹配都會導致蝴蝶數量的減少。”

試想一下，在一個食物鏈中的所有其他物種，突然就會有很多物種受到影響，而不僅僅是一隻小蝴蝶。這就是大規模的蝴蝶效應。

當我們開始考慮一個小的變化如何能迅速導致許多意想不到的後果時，自然就有理由擔憂了。

洛倫茨吸引子

例如，限制水電大壩的建設可能會減少某些型別的環境破壞。但是，為了消除這種潛在的清潔能源，我們傾向於依賴加速全球變暖的化石燃料。旨在減少我們對化石燃料依賴的生物燃料補貼，加劇了雨林破壞、淡水浪費和糧食價格上漲，影響了最貧窮的人群。

那麼，在我們的生活中，如何做很多事情又不擔心造成傷害呢？

更好地理解間接影響可能是試圖減輕這些影響的最重要步驟之一。更簡單地說，保持自然接近其原始狀態才是最重要的事情。生態系統非常複雜，單個物種的消失可能不會產生可感知的影響，但它可能對整個系統產生級聯效應。例如，在美國黃石公園重新將狼引入這裡增加了海狸的數量，同時也增加了柳樹和楊樹的數量，併為鳥類、郊狼和熊提供了食物，以及其他好處。

蝴蝶和小女孩

然後，我們考慮蝴蝶效應如何影響我們的個人生活。地球上有近80億人口，僅僅一個人就能做出響應整個地球的改變嗎？

也許，菲拉佐拉的觀點給出令人參考的方向：“我買的東西，和我交往的人，我說的話，我相信每件事都能產生連鎖效應。這就是為什麼努力成為一個好人，創造積極的影響是很重要的。我還會思考一件事，就是這些間接影響通常不會很小，也不會被消除。”