文档介绍：引言:从《侏罗纪公园》说起
我搞的是浑沌理论。但是我发现没有人
愿意倾听这门数学理论的意义。它暗示了对
人类生活的许多重大意义,其重要性远远超
过人人都在喋喋不休地谈论的海森伯原理
或哥德尔定理。那些理论事实上学究气十
足,是哲学的思考。而浑沌理论却涉及人类
的日常生活。
——马康姆, 《侏罗纪公园》
学地质学的自然熟悉“侏罗纪”是怎么
回事。
侏罗纪()取名法国与瑞士交
界的侏罗山()。地质历史上的“中生
代”有三个纪:三叠纪(用表示)、侏罗
纪()和白垩纪()。这些时代的地层分
别叫做三叠系、侏罗系和白垩系地层。
年大学本科最后半年,一个偶然的机会,我选修了黄永念先生为力
学系研究生开设的课程“浑沌与稳定性理论”。在北京大学读书有一个好处,
你可以随意听你想听的课程,除去外界熟知的喧嚣架子,北大其实是世外桃
源。
从首次接触“浑沌”到改行学哲学,又再次听说“侏罗纪”字样,自然
亲切。对个人而言,没想到浑沌与地质竟这样不可预测地联系在一起。
年美国著名科幻小说家迈克尔·克赖顿( )又推
出一力作《侏罗纪公园》()。它是一部小说,一部科学
幻想小说。但科幻小说与伪科学不同,它运用现代科学,以现代科学为基础,
并非常讲究逻辑。作者把轰动科学界十余年之久的浑沌研究热潮艺术化,写
进了小说。而且整部作品以浑沌理论为背景和骨架,按照浑沌系统的浑沌运
动展开。书中还专门设置了一位颇有见地的浑沌学家——马康姆(
)。实际上马康姆是作者的代言人,这可从作者的名字(“”
与“”谐音)以及全书所表达的“对初始条件的极端敏感依赖性”
思想明显地看出来。
按照小说的描写(实际上也和这差不多),马康姆是新一代数学家中公
开对“世界如何运转”这类问题高度着迷的人。他们在几个重要方面和传统
数学家决裂。
首先,他们个个都使用计算机,这是传统派数学家们所不齿的。在一些
传统数学家看来,应用数学是坏数学,计算数学则是糟糕的数学。
第二,在新兴的所谓浑沌理论领域中,他们毫无例外地运用非线性方
程。而传统数学研究的主要是线性数学,如傅里叶变换、线性微分方程、线
性代数等等。
第三,他们似乎非常自信地以为,他们的数学描述了真实世界中实际存
在的东西和实际发生的过程。
第四,他们的衣着和言谈似乎都为了表明他们正从学术王国走进真实世
界。他们本身就是大杂烩,干什么的都有,多大年纪的都有,哪个国家的都
有。他们都想走出传统框架。
小说中,马康姆对律师简罗( )是这样解释浑沌理论的:
物理学在描述某些问题的行为上取得了巨大的成就:轨道上运转的
行星、向月球飞行的飞船、钟摆、弹簧、滚动的球之类东西。这都是物
体的规则运动。这些东西用所谓的线性方程描述,数学家想解这些方程
是轻而易举的事。几百年来他们干的就是这个。
可是,还存在着另一类物理学难以描述的行为。例如与湍动有关的
问题:从喷嘴里喷出的水、在机翼上方流动的空气、天气、流过心脏的
血液。湍动要用非线性方程来描述。这种方程很难求解——事实上通常
是无法解出的。所以物理学从来没有弄通这类事情。直到大约十年前(小
说写于年),出现了描述这类东西的新理论,即所谓的浑沌理论。
这种理论最早起源于年对天气进行计算机模拟的尝试。天气
是一个庞大而复杂的系统,它指地球的大气对陆地、太阳所作出的响应。
这个庞杂的系统的行为总是令人难以理解,所以我们无法预测天气是很
自然的事。但是,较早从事这项研究的人从计算机模拟中明白一点:即
使你能理解它,也无法预测它。原因是,此系统的行为对初始条件的变
化十分敏感。
人们想不到,这是小说中的文字。它们宛如以通俗的语言向公众解说现
代科学。而我们国家非常缺少这些。如今,中央电视台增设“科学探索”节
目,真是难得。
马康姆又给简罗解释了一通“蝴蝶效应”,简罗插话说:“所以说,浑
沌状态是随机的?不可预测的?”
“不,”马康姆说,“事实上我们从一个系统复杂多变的行为之中,发
现了其潜在的规律性。所以浑沌理论才变成一种涉及面极广泛的理论。这种
理论可用来研究从股市到暴乱的人群、到癫痫患者的脑电波等许许多多问
题,并可以研究处于混乱和不可预测状态的任何复杂系统。我们可以发现其
中潜在的规律。”
人们不禁惊诧于作家克赖顿的学识,他作为一个小说家怎么如此精通科
学?原来他是搞科学出身的,如今他靠写科幻小说出了名,如果当初他不学
科学,没有好的数理根底,后者决不会出现。这也解释了为什么别人没有写
出这样行销全球的好书。
马康姆对葛兰特( )说:“浑沌理论告诉我们,从物理学到虚
构