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  • 洛倫茲

    洛倫茲(美國(guó)氣象學(xué)家)

    洛倫茲Lorenz,Edward Norton,男,美國(guó)人,1917年5月23日出生于康涅狄格州,氣象學(xué)家。代表作有《動(dòng)力學(xué)方程的最大簡(jiǎn)化》、《振蕩力學(xué)》等。

    1991年,洛倫茲獲得京都基礎(chǔ)科學(xué)獎(jiǎng)。他曾經(jīng)發(fā)表了著名的蝴蝶效應(yīng),對(duì)氣象學(xué)做出了極大的貢獻(xiàn)。


    生平介紹

    美國(guó)氣象學(xué)家 。美國(guó)科學(xué)院院士。1917年5月23日生于康涅狄格州,1943年獲麻省理工學(xué)院理科碩士學(xué)位,1948年獲理學(xué)博士學(xué)位。1963年獲美國(guó)氣象學(xué)會(huì)邁辛格獎(jiǎng),1969年獲美國(guó)氣象學(xué)會(huì)羅斯比研究獎(jiǎng)?wù)拢?983年獲瑞典皇家科學(xué)院克拉福德獎(jiǎng)。1955年他利用有效位能概念討論了大氣環(huán)流維持的機(jī)理。1963年首次從確定的方程(后被稱為洛倫茨方程)中計(jì)算模擬出非周期現(xiàn)象,從而提出用逐步延伸方法從事長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)是不可能的觀點(diǎn)。該文也被認(rèn)為是研究非線性渾沌問(wèn)題的第一篇論文。1967年出版的《大氣環(huán)流的性質(zhì)和理論》一書(shū),精辟地闡述了大氣環(huán)流研究工作的歷史發(fā)展、現(xiàn)狀和展望。還著有《動(dòng)力學(xué)方程的最大簡(jiǎn)化》、《振蕩力學(xué)》、《大氣環(huán)流的低階模式》、《用大的數(shù)值模式進(jìn)行大氣可預(yù)測(cè)性試驗(yàn)》等 ,1991年,洛倫茲獲得京都基礎(chǔ)科學(xué)獎(jiǎng)。評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)的評(píng)價(jià)是,他對(duì)“確定性混沌”的發(fā)現(xiàn),影響了基礎(chǔ)科學(xué)的眾多領(lǐng)域,在人類對(duì)于自然界的認(rèn)識(shí)上,引發(fā)了自牛頓以來(lái)最大的變化。然而,洛倫茲并沒(méi)有將可預(yù)言性讓位于純粹的隨機(jī)性,而是在天氣模型中看到了比隨機(jī)性更多的東西,即隨機(jī)性后面的有序性。在之后的研究中,他用越來(lái)越多的注意力去尋找看似沒(méi)有規(guī)律的復(fù)雜系統(tǒng)的規(guī)律。洛倫茨16日因癌癥在馬薩諸塞州的家中去世,享年90歲。

    洛倫茲喜歡在新英格蘭的鄉(xiāng)間遠(yuǎn)足,也是一個(gè)登山和滑雪高手,每次開(kāi)科學(xué)會(huì)議的時(shí)候,他都會(huì)到附近的雪道上一試。他的同事對(duì)美聯(lián)社記者說(shuō),這個(gè)老人非常靦腆,很少與他人合寫(xiě)論文,讓他開(kāi)口說(shuō)話十分困難。在他那個(gè)時(shí)代的天才中,他尤其安靜、謙遜、善良。

    蝴蝶效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)

    氣象學(xué)家洛倫茲提出一篇論文,名叫「一只蝴蝶拍一下翅膀會(huì)不會(huì)在Taxas州引起龍卷風(fēng)?」論述某系統(tǒng)如果初期條件差一點(diǎn)點(diǎn),結(jié)果會(huì)很不穩(wěn)定,他把這種現(xiàn)象戲稱做「蝴蝶效應(yīng)」。就像我們投擲骰子兩次,無(wú)論我們?nèi)绾慰桃馊ネ稊S,兩次的物理現(xiàn)象和投出的點(diǎn)數(shù)也不一定是相同的。洛倫茲為何要寫(xiě)這篇論文呢?

    這故事發(fā)生在1963年的某個(gè)冬天,他如往常一般在辦公室操作氣象電腦。平時(shí),他只需要將溫度、濕度、壓力等氣象數(shù)據(jù)輸入,電腦就會(huì)依據(jù)三個(gè)內(nèi)建的微分方程式,計(jì)算出下一刻可能的氣象數(shù)據(jù),因此模擬出氣象變化圖。

    這一天,洛倫茲想更進(jìn)一步了解某段紀(jì)錄的后續(xù)變化,他把某時(shí)刻的氣象數(shù)據(jù)重新輸入電腦,讓電腦計(jì)算出更多的后續(xù)結(jié)果。當(dāng)時(shí),電腦處理數(shù)據(jù)資料的速度不快,在結(jié)果出來(lái)之前,足夠他喝杯咖啡并和友人閑聊一陣。在一小時(shí)后,結(jié)果出來(lái)了,不過(guò)令他目瞪口呆。結(jié)果和原資訊兩相比較,初期數(shù)據(jù)還差不多,越到后期,數(shù)據(jù)差異就越大了,就像是不同的兩筆資訊。而問(wèn)題并不出在電腦,問(wèn)題是他輸入的數(shù)據(jù)差了0.000127,而這些微的差異卻造成天壤之別。所以長(zhǎng)期的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)天氣是不可能的。

    洛倫茲

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