科學也可以如此靠近

蝴蝶扇動翅膀並不能帶來颶風,我們對蝴蝶效應一直存有誤解

8月
12
2019

2019年8月12日12時 今日科學 科技Online

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「一隻生活在南美熱帶雨林中的蝴蝶,偶爾扇動幾下翅膀,可能於兩周後在美國德克薩斯引起一場颶風」,這便是美國麻省理工氣象學家洛倫茲於1972年發表演講時所提出的「蝴蝶效應」。如今,這則曾在氣象學備受關注的效應學說,早已突破學術邊界,作為一個象徵、比喻甚至就「警示」,被各大領域旁徵博引。

在多數人的認知中,似乎已將「蝴蝶效應」理解成了為多米諾骨牌式的「連鎖反應」,情感色彩上也將其默認為象徵著敏感、脆弱、危險的……

殊不知,這隻背了數十年鍋的小蝴蝶,一直在被誤解!

源於氣象學的「蝴蝶效應」

蝴蝶效應的最初理論的誕生源自於1963年的一次試驗。

氣象學家洛倫茲利用計算機求解仿真地球大氣,設計了13個方程式。為了更細緻地考察結果,在一次科學計算時,洛倫茲對初始輸入數據的小數點後第四位進行了四捨五入。他把一個中間解0.506取出,提高精度到0.506127再送回,前後計算結果卻偏離了十萬八千里!前後結果的兩條曲線相似性完全消失了……

「蝴蝶效應」數據差值曲線

反覆推算證明計算機無誤後,洛倫茲發現:由於誤差會以指數形式增長,在這種情況下,一個微小的誤差隨著不斷推移造成了巨大的後果。此後,「蝴蝶效應」之說不脛而走。

但是,在洛倫茲的學說中,「蝴蝶效應」其實只是一個假設,一個比喻。

事實上,氣象學的研究、天氣預報的判讀依據並不來自於「蝴蝶的翅膀」。

那麼,好,問題來了:到底是什麼最終「導致」了「風暴」?

不應指責導火索,應該歸因於「系統」

即使沒有「蝴蝶效應」這個詞,在中國人的字典里,也有與之相對應的諺語,比如說「千里之堤毀於蟻穴,星星之火可以燎原」。

渺小的螞蟻,微弱的火星,在安全的處境之下根本不會成為「隱患」,只有當這個「系統」自身具有脆弱性的時候,才能被一點點外力或者突發情況所「毀滅」。

就像一副多米諾骨牌,如果離得足夠遠,那麼最小的骨牌便可以做Ta想要做的任何事。即使當問題真的發生,需要有人承擔責任的話,我們要問的:不是誰推到了骨牌,而是誰把骨牌列成了這個樣子。

正如佩羅所說,我們應該怪罪的是系統,而不是導火索。

什麼樣的「系統」,最容易出現「風暴式」災難

受HBO/Sky合拍的熱播迷你劇《車諾比》的影響,大家對核電站事故的認知都停留在「脆弱」「危險」的層面。但是,車諾比事件並不是蝴蝶效應的代表。這場悲劇的發生,要歸因於在設計上缺乏經驗。

但三里島事故,才是一場「完美風暴」。

它的起因有三:

1,反應堆有給水系統,出現故障無法供水;備用自動供水系統維護時被關閉,沒有按規定打開。

2,由於缺水,反應堆溫度上升,泄壓閥自動開啟降低溫度。待溫度下降,泄壓閥理應自動關閉,卻因故障導致反應堆冷卻劑外流。

3,液壓閥指示燈顯示泄壓閥已關閉了,工作人員被誤導。

這三件事,但凡有一件沒有發生嗎,就不會引來「風暴般」劇烈的後果。

13秒,一連串環環相扣的事故發生,早已遠遠超出人的本能反應。因此,我們真正應該指責的是系統,而類似的系統都有兩個特質:

第一個特徵是「複雜」。

第二個特徵是「緊緻耦合」環環「緊」扣,缺少緩衝地帶。

過於追求效率,沒有留好「餘地」,一步走錯滿盤皆輸,大概就是這個意思。

由此可見,「蝴蝶翅膀」的比喻的確讓很多人事物替「系統」背負了「罪責」。如果我們可以將系統設計得「留有餘地」,有穩定迴路,那麼我們是否就可以不再戰戰兢兢的做事,讓蝴蝶多飛一會兒?


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