洛倫茲

氣象學家，“蝴蝶效應”與混沌理論之父。2008年4月17日在美國病逝，享年91歲

1961年冬天，年輕的麻省理工學院助教洛倫茲，在一臺Royal McBee LPG-30計算機上，用一個僅包含12個微分方程的簡單模式進行氣候模擬。在完成了一次計算后，他想用同樣的模式重復。為了節省時間，他沒有從頭到尾重復這次計算，而是從程序的中段開始。于是他把上一次計算到這個位置輸出的數據，作為這次計算的初始條件。然后，為了避開計算機惱人的噪音，他出去喝了杯咖啡?；貋淼臅r候，他被驚呆了。

愛德華·洛倫茲（Edward N.Lorenz）的一個偶然發現，開辟了一個全新的科學領域——“混沌理論”，并引發了20世紀從相對論、量子力學之后的第三次科學革命。

根據常識，同樣的程序和數據顯然會導致同樣的結果。但是第二次的預報結果與上一次大不一樣。開始他認為是計算機的故障，排除了這種可能后，他發現，他輸入的不是完整的數據。

他當時用的計算機，儲存數據的容量是小數點后六位數字，但是在打印輸出數據時，為了節省紙張，只輸出小數點后三位數字。而洛倫茲在給第二次計算輸入初始條件的時候，只輸入了小數點后的三位，與精確的數據有不到0.1％的誤差。就是這個原本應該忽略不計的誤差，使最終的結果大相徑庭。這讓洛倫茲意識到，完美的長期天氣預報是不可能的。一個完美的預報不僅需要完美的氣候模式，而且需要對溫度、濕度、風和所有其他氣象條件的精確測量，任何微小的誤差，將導致完全不一樣的氣候現象。

1963年，洛倫茲在美國《氣象學報》上發表了題為“確定性的非周期流”的論文，提出了在確定性系統中的非周期現象。第二年，他發表了另外一篇論文，指出對于模式中參數的微小改變將導致完全不一樣的結果，使有規律的、周期性的行為，變成完全混亂的狀態。

不過，他的發現沒有引起任何注意，直到十年后他提出“蝴蝶效應”這個通俗卻驚人的想法，才讓人們了解到這一現象的重要性。

1972年美國科學發展學會第139次會議上，洛倫茲發表了題為“可預測性：巴西一只蝴蝶扇動翅膀，能否在得克薩斯州掀起一場龍卷風”的演講。他認為，一個微小的初始條件變化可能導致一連串逐漸放大的改變，最終導致完全不同的結果——這個看似荒謬的論斷，打碎了所有人關于“因果決定論可預測度”所存的幻想，最終產生了當今世界最偉大的理論之一——“混沌理論”。洛倫茲后來說，他原本想用海鷗做比喻的。一個同事告訴他，用“蝴蝶”可能會更生動，而選擇“巴西”則純粹是為了押韻。

1987年，《紐約時報》科技部主任詹姆斯·格萊克（James Gleick）在采訪了200多名科學家后，撰寫了一本后來享譽世界的暢銷書《混沌：開創新科學》。第一章的標題就是“蝴蝶效應”，介紹了洛倫茲第一次發現混沌現象的過程，不過他給蝴蝶搬了個家——“今天北京一只蝴蝶拍翅對空氣造成擾動，可能觸發下個月紐約的暴風雨?！边@本書后來被翻譯成19種文字，也在上世紀90年代初給中國讀者帶來了“混沌”的概念。

這種最初只在氣象預報中出現的現象，后來被發現存在于眾多的自然和社會系統中，諸如人口的漲落、精神病的發病、心率的節奏、雪花的形狀、股市的波動、匯率的變化等，都存在混沌現象。在洛倫茲之后，在計算機的幫助下，人類開始用“混沌理論”研究自然界和社會中的不規則、不連續和不穩定的方面，開啟了簡化復雜現象的可能性。

1917年5月23日，洛倫茲出生于美國康涅狄格州的西哈特福德。1938年，他在達特茅斯學院獲得數學學士學位，1940年獲得哈佛大學數學碩士學位?！岸稹逼陂g的美國陸軍航空兵氣象預報員經歷，讓他對氣象學產生了興趣。他在自傳中說，“我從小就對數字感興趣，后來又對天氣的變化著了迷?！?943年，洛倫茲在麻省理工學院獲得氣象學碩士學位，1948年在這里獲得博士學位。此后一直任教于此，直至1987年退休。

1991年，洛倫茲獲得京都基礎科學獎。評獎委員會的評價是，他對“確定性混沌”的發現，影響了基礎科學的眾多領域，在人類對于自然界的認識上，引發了自牛頓以來最大的變化。然而，洛倫茲并沒有將可預言性讓位于純粹的隨機性，而是在天氣模型中看到了比隨機性更多的東西，即隨機性后面的有序性。在之后的研究中，他用越來越多的注意力去尋找看似沒有規律的復雜系統的規律。

洛倫茲喜歡在新英格蘭的鄉間遠足，也是一個登山和滑雪高手，每次開科學會議的時候，他都會到附近的雪道上一試。他的同事對美聯社記者說，這個老人非常靦腆，很少與他人合寫論文，讓他開口說話十分困難。在他那個時代的天才中，他尤其安靜、謙遜、善良。

作者為《財經》環境與科技記者