漫话混沌，科学，与算命仙 （一）

老几

当代一位人类学家认为，社会发展的动力来自于恐惧，懒惰和贪婪。老几对此更简化为两个字：需要。是人类的需要造就了我们今天所面对的世界。古人说，“相由心生”，实在是大有深意！

出于对未知的恐惧，人类共有一个喜好：算命。通过算命预测，西方发展出了占星术，中国有了易经占卜。不同的是，西方占星术只是一种工具，而易经在中国则发展为一种生活哲学和思想文化。易经对中国文化影响是如此之大，以至于杨振宁先生认为说，中国科学落后的原因，是易经文化阻碍的结果。

有意思地是，科学发展到今天，还真的出了个“算命仙” – 混沌理论。只不过它目前不是直接针对人生，而是预测过去看起来难以把握的异常复杂多变系统的行为，即所谓的非线性动力系统，用于研究比如气象，人口，生命现象的变化和演变等。

当代三大前沿科学，混沌理论，量子力学，和相对论的出现和发展，彻底改变了传统科学的局限，使人们对大自然的认识产生着根本性的改变。相对论的能物转换不仅揭示物质和能量同源，还彻底颠覆了千百年来时空不变的观念。量子的一物多态以及思维对量子运动的影响，不仅使得客观和主观的界限不再是非黑即白，精神物质的区别也开始变得不那么明显。而当现代科学的大车载着“精神”“物质”“能量”“主观”“客观”等等的西方文明高速奔跑时，老几惊奇地发现，该车走的却是东方先哲早就铺好的“道”。当我面对奔驰而来的多普勒，耳朵里面仿佛飘来的都是祖先的警言：“一以贯之！” 老几不禁要问：“万法归宗”，到底还是不是个虚言？

当今说到“混沌”，涉及科学，社会，经济，哲学，思想等等各个层面。其中“混沌”一词的意思，不尽相同。先说说“混沌”一词的来历。混沌，又写作浑沌，一般的说法是指混乱而没有秩序的状态。“自从盘古开天地，三皇五帝到于今”。在中国的神话里，我们的祖先说：“天地混沌如鸡子，盘古生其中”，认为有序的文明社会是诞生于混沌之中的。古希腊哲学家对于宇宙的起源与中国古人看法一样，认为宇宙是由混沌之初逐渐过渡形成有序的世界。同时中国古代和古希腊都有名为混沌的神。古希腊神话中的混沌神叫卡俄斯，中国浑沌神的故事在《庄子》一书中有记载。

关于混沌理论Chaos Theory的形成，有个常见的说法，那就是，人类第一次认识混沌现象的是在气象学家的一次偶然计算中，发现简单的热对流现象居然能引起 “令人无法想象”的气象变化，即著名的所谓“蝴蝶效应”： 一只蝴蝶在巴西扇动翅膀会在德克萨斯引起龙卷风。这里的“令人无法想象”，是指系统变化对初始条件的异常灵敏。

其实混沌现象是自然界中的普遍现象，在科学问题上也是常见。很多人都知道，对初始条件的异常灵敏的系统有很多，而且很早就在各个方面都被人们认识到了，比如天体物理里面的三体稳定性问题，旋转机械在共振转速下的不平衡响应问题，流体的紊流问题等等，甚至在包括离散数学里面的简单的单变量迭代，以及普通物理里面单摆的运动都有可能出现混沌现象。（这里可以问一下，为什么人们对此长期视而不见？ 出来计算能力以外，是不是与我们的思维偏见有关？！）

说到这里， 有必要澄清“混沌”这个词的含义。因为前面提到的常见表示状态的“混沌”的说法，用到科学上是有问题的。从“混乱而没有秩序的状态”，没有客观规律，如何能够进行“预测”并进而发展出来混沌理论？不通。至于英文Chaos的定义“the formless and disordered state”，就扯得更远了。对混沌理论加以考察，就会发现“混沌”Chaos在科学而言，是指“看似混乱而没有秩序的状态”。（所以说对经典的注释，很多时候还不得不采用王弼“得意忘言”的方法。）

在动力学分析中，混沌现象指的是一种确定的但难以预测的运动状态。这种运动看起来是混乱的，随机的，不可预测的；同时产生运动的推动力又是确定的。也就是说，混沌现象是固定系统确定动力下的不稳定运动。产生这种不稳定运动的原因是对初始条件和扰动的极度敏感，即无限小的初值变动，长时间以后也能够使系统彻底偏离原来的运动方向。

天气变化就是一个典型的混沌现象，所以有效的天气预报，最长不超过七天。同样，人类社会也是个混沌现象，所以说历史不能假设。人生同样也是混沌现象。经常听人家说，那人当初怎么和自己一样，如今如何如何天差地远等等。

总结起来，混沌现象的特点用中国一句老话总结就是：差之毫厘，谬以千里。而混沌理论就是用来说明混沌现象的。

说到这里，有人会说，这些和算命仙有什么关系？ 且听下回分解。

附后：

有关混沌和量子理论，可参见下面网址：

http://blog.sciencenet.cn/blog-677221-601960.html