原来,两个星期以前,在地球另一边的芝加哥,有一只蝴蝶突然抖了一下它的翅膀,对空气产生了扰动。
就是这么一个小的波动,一秒钟后可能就变成两倍大小的波动,再等一秒钟,就变成四倍大小的波动……两个星期以后,“蝴蝶效应”影响到了北京,所以今天北京是晴空万里,没有下雨。
如此说来,想要准确预告天气,就必须知道芝加哥每一只蝴蝶两个星期前都干了什么。但是,还有很多比蝴蝶大得多的物体,比如飞机、火车,这些都非常大。
另外,要准确预告两个星期以后的天气,还必须把芝加哥所有东西的运动都弄清楚。当然不仅芝加哥,纽约也一样。所以,不要指望看了天气预报,你就可以淡定地安排周末去爬山,没准儿周末突然下大雨了。
但你不要怪气象局,这跟气象局关系不大,要怪就怪混沌的动力系统吧,气象系统就是一个混沌的系统。
有很多混沌的系统,三体问题现在就被证明是一个混沌系统,这也是为什么三体是一个非常复杂的运动。气象系统、湍流力学系统都是混沌的系统。
另外我刚才说了,为什么我能证明潘勒维猜测?就是因为我证明了天体运动里有一套特殊的混沌动力系统。
因为时间关系,我没法给大家解释我证明的到底是什么,如果大家感兴趣,可以去看一本名叫《天遇》的书。那是一本英文科普书,书中介绍了我的相关工作,现在有中文译本。
最后我要讲一个混沌系统应用的例子。1991年4月,日本发射了一个名叫Hiten的月球探测器,但探测器上天后,科研人员却发现燃料不够,无法到达月球轨道。
于是,日本向美国宇航局求救,美国宇航局派了一位名叫Belbruno的数学家来帮助日本人。
Belbruno重新设计了轨道,最后终于把这个探测器重新送回到了月球轨道上。Belbruno就是利用了有限燃料把探测器送到一个混沌区域。
混沌区域不是不可预测吗,那么,稍微花一点燃料推动一下探测器,就会对探测器的运动产生特别大的影响。
所以,只要把探测器放到一个合适的地方就有利;如果这个地方不合适,那稍微让它抖动一下。
有一天,Belbruno突然给我打了一个电话。他说我写的一篇文章从理论上证明了哪个区域最容易产生混沌效应。