chaos期刊投稿经验

近代物理与新认识论1992, 3, 26 吴文成 混沌 ——不测风云的背后-------------------------------------------------------------------------------- 混沌理论，是近二十年才兴起的科学革命，它与相对论与量子力学同被列为二十世纪的最伟大发现和科学传世之作。量子力学质疑微观世界的物理因果律，而混沌理论则紧接著否定了包括巨观世界拉普拉斯（Laplace）式的决定型因果律。 长久以来，世界各地的物理学家都在探求自然的秩序，但对无秩序如大气、骚动的海洋、野生动物数目的突兀增减及心脏跳动和脑部的变化，却都显得相当的无知。但是在七O年代，美国与欧洲有少数科学家开始穿越混乱去打开一条出路。包括物学家、物理学家及化学家等等，所有的人都在找寻各种俯拾皆是的混沌现象——袅绕上升的香菸烟束爆裂成狂乱的烟涡、风中来回摆动的旗帜、水龙头由稳定的滴漏变成零乱、复杂不定的天气变化与大崩盘的全球股市——的规则与一些简单模式中所隐藏令人惊讶的复杂行为。 十年之后，混沌已经变成一项代表重塑科学体系的狂飙运动，四处充斥为著混沌理论而举行的会议和印行的期刊。它跨越了不同科学学门的界线，因为它是各种系统的宏观共相，它将天南地北各学门的思想家聚集一堂。年轻的科学家相信他们正面临物理学改朝换代的序幕。他们觉得物理学这行已经被高能粒子和量子力学这些华丽而抽象的名词主宰得够久，直到混沌革命——可以连接微观和宏观上百万物体集体行为之间的深深鸿沟的新起科学——开始时，顶尖物理学家才发现自己心安理得地回归到属於人类尺度的某些现象。 混沌理论的近代研究，逐渐领悟到自己正抗拒科学走向化约主义的趋势。相当简单的数学方程式可以形容像天气或瀑布一样粗暴难料的系统，只要在开头输入小差异，很快就会造成南辕北辙的结果，这个现象被称为「对初始条件的敏感依赖」。例如蝴蝶效应——今天北京一只蝴蝶展翅翩翩对空气造成扰动，可能导致下个月纽约的大风暴——使得科学家始终无法模拟天气这个复杂系统，更不用说去精确地预测天气。 许多学科中，都背负著牛顿式决定论的担子。就像一位理论学家这麼教他的学生：「西方科学的基本理念就是如此：如果你正计算地球台面上的一颗撞球，你就不必去理会另一座银河系统其星球上树叶的掉落。很轻微的影响可以忽略，任意小的干扰，并不会膨胀到任意大的后果。」又说：「通常无解的非线性系统应被排除在科学研究之外。」但混沌理论根本驳斥这二种说法。 非线性因素——意指玩游戏的过程倒过来改变游戏的规则——支配著绝大多数物理现象。一方面，物理学家不该因著它难以计算而逃避它，在另一方面，它不容许我们忽略任何变因，无论来自於遥远的震动或是实验者本身——这点告诉我们，观察者始终无法与观察对象作分离或各别考虑，尽管「我们所有的努力，就是要使自己置身例外」。在这种情况下，我们必须放弃对事件发展的决定论式之天真预测。混沌理论亦难自外於非决定论的趋势，粉碎了唯物论者的梦想：欲以简洁、化约的方程式来描述自然界。 混沌创造了使用电脑来处理特殊图形，在复杂表相下捕捉奇幻与细腻结构图案的特殊技巧。同时，科学家在混沌里发掘出「自然几何学」之美。德国物理学家艾连柏格，有感而发： 「为什麼一株被风暴拉扯的枯树，浮现於冬日黄昏的剪影，会带来绝美的感受？而建筑师千辛万苦，设计出多重功能的大学校舍却让人无动於衷？虽然有些猜测成分，但是我认为答案可以从动力系统的崭新观点寻找。我们对美的感觉来自於自然界一乱一序，疏落有致的安排，比如云朵、树林、山岭或雪花。所有这些形状都是经由动力过程诞生的物理实体，这种参揉乱和序的组合最寻常不过。」 「这些线条反覆交织成金碧辉煌，在地面所形成的循环，带来了旋风、大风暴与雷电。」 实验家李奥．卡达诺夫感动地说： 「这种感受无可言喻，必定是科学家所能尝到最甜美的滋味——当他终於意识到，发诸内心者与形诸自然界者合而为一，并且百试不爽，那种惊喜莫名的感觉！谁能料及，心智幽玄的密室，竟能反映了风和日丽的大自然景象，这是何等的震撼！何等何等的喜悦！」 大自然的微笑是科学家心灵深处始终的支持，这份与自然结合的一体感构成了他们最深邃的情感，谁说科学家没有感动，谁说科学家是造成世界文明非人性化的罪魁祸首。即使是物理也是一门充满感情的学科，它包含著物理学家的执著，物理学家的奔走，也包含著科学家所有对自然宇宙的渴求，正如神学家期盼上帝的眷顾那般的深刻！当人们失去情感，自然也不会再向人们招手。 某研究混沌的学者，撰写有关蝴蝶效应的论文时，说道：「其实每个人都是那只有著魔力翅膀的蝴蝶，因为每个人的一举一动都可能使世界变得不一样。这告诉了我们世界的真相：这个世界不能失去你，也不能失去他，对於这个世界我们无法置身事外，也无法孤立局部的现象……如果上帝真的有骰子，他会让我们自己掷的，」他意犹未尽的继续说「也许我们该相信魔法……这正是为什麼古代人在自然界里有天赋异禀，而现代人始终只能依赖技术与机械的缘故」虽然他扯离了物理的范畴，却相当由衷地把现代人的处境表达出来。 由於科学家必须模拟混沌现象，於是带动电脑实验的趋势与极精密仪器的设计，这导致「复杂性科学」的兴起，此打破了各学科的界线门槛，结合有物理、化学、数学、社会学、生物与太空技术、电脑工业。目前科学虽然在表面上是分工的，但事实上它们是相连的。可以这麼说，「复杂性科学」本身正酝酿一股反对旧时化约主义的声浪，这才使我们真正认识世界的本貌。 零乱往往是假相，混沌之中隐藏著更深层次的规则（吸引子、自我组织、自我重复与尺度无关性……）。这种正在蓬勃发展的理论，给全世界带来巨大的冲击，绝不亚於相对论与量子力学。一流期刊上所刊载有关一粒球在桌上跳跃的奇异动力，亦和量子力学的文章平起平坐。（注十） 注十：以上混沌部分参考＜混沌＞全书，天下文化出版。 -------------------------------------------------------------------------------- 原载於： 首页： 作者 E-Mail：

Chaos, solitons & fractals [0960-0779]期刊名称Chaos, solitons & fractalsCHAOS SOLITONS FRACTALSCHAOS SOLITON FRACTALCHAOS SOLITON FRACTCHAOS SOL FCHAOS SOLITONS AND FRACTALS APPLICATIONS IN SCIENCE AND ENGINEERINGChaos, solitons, and fractalsChaos, solitons and fractals0960-07792003242033CSFOEH同行评议：是 本刊收录在： Ei Compendex (2013年) 本刊收录在： Ei Compendex (2015年) 本刊收录在Web of Science： SCIE(2012版) 本刊收录在Web of Science： SCIE(2013版) 本刊收录在Web of Science： SCIE(2016版) 点击: 查看SCI影响因子(2009)Impact Factor:3.315; 5-Year Impact Factor:3.773 点击: 查看SCI影响因子(2010)Impact Factor: 1.267 ; Rank: 4011 点击: 查看SCI影响因子(2014)Impact Factor: 1.448, Rank: 4329

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