2019年1月24日

蝴蝶效應與牙買加美食

世界最有趣的數學家尼拉·張伯倫描述了天氣模型的精妙數學

作者：伊芙琳·蘭姆

A Lorenz attractor in red. It looks like a complicated curve with two main sections and some crossover paths between them — 洛倫茨吸引子，一個混沌系統的視覺化表示。

仙王座*維基媒體*

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點

在本期我們的播客節目“我最喜歡的定理”中，我的聯合主持人凱文·克努森和我很高興與尼拉·張伯倫交談。您可以在這裡或在kpknudson.com收聽該節目，那裡也有文字記錄。

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張伯倫博士是一位應用數學家，也是英國數學及其應用研究所的候任主席。去年夏天，他在由 Aperiodical 的克里斯蒂安·勞森-珀費克特主持的大型網際網路數學競賽中被正式宣佈為世界最有趣的數學家。他選擇談論洛倫茨方程，這是一個最初由愛德華·洛倫茨開發的數學系統，用於模擬大氣，從而模擬天氣。

儘管這些方程相當簡單，但洛倫茨發現，輸入中的微小變化會導致截然不同的輸出。洛倫茨系統是混沌行為最受歡迎的例子之一。（長期播客聽眾可能還記得賈娜·羅德里格斯·赫茲也在她的播客節目中向我們介紹了混沌系統。）洛倫茨的工作導致了“蝴蝶效應”一詞的出現：像蝴蝶翅膀的輕微拍動這樣的事情都可能在世界的另一端引發颶風。有關洛倫茨系統的更多資訊，請單擊此處。

洛倫茨吸引子（其一個例子在本帖頂部顯示）顯示了這種混沌行為的樣子。“吸引子”一詞意味著它是系統中粒子被拉向的路徑。但其複雜的形狀顯示了系統的混沌行為。沿著曲線移動的點會突然從一側移動到另一側，並且在空間中從附近位置開始的點可能會相對較快地在曲線上非常不同的位置結束。有關帶有蝴蝶的互動式洛倫茨吸引子，請參閱馬林·克里斯特森的此頁面。有關洛倫茨吸引子的一些精美影像，請檢視保羅·伯克的此頁面。

天氣是一個非常有趣的話題，我們花了大量時間在播客中討論它。天氣是一個混沌系統這一事實意味著，在預測未來幾天的天氣方面，提高天氣預報準確性的希望不大。不同的天氣模型有時會有非常不同的預測。張伯倫博士提到了 1987 年襲擊英國和法國北部部分地區的風暴。法國模型已經預測到它，但英國模型沒有。您可以在此處閱讀更多關於 1987 年大風暴的資訊。

在每期播客中，我們都會請我們的嘉賓將他們的定理與某物配對。張伯倫博士的父母是牙買加人，他選擇阿基果和鹽魚這道牙買加菜餚作為洛倫茨方程的完美搭配。（如果像凱文和我一樣，你之前沒有聽說過阿基果，它是一種熱帶和亞熱帶水果，質地類似於炒雞蛋。）您必須收聽播客才能瞭解它們為什麼是如此好的搭配。

您可以在他的網站和Twitter上找到張伯倫博士。您可以在kpknudson.com和統一之根找到有關此播客中出現的數學家和定理的更多資訊，以及其他令人愉悅的數學知識。此處的文字記錄可用。您可以在 iTunes 和其他播客傳送系統中訂閱和評論該播客。我們很樂意收到聽眾的來信，因此請傳送郵件至myfavoritetheorem@gmail.com。凱文·克努森在 Twitter 上的使用者名稱是@niveknosdunk，我的使用者名稱是@evelynjlamb。該節目本身也有一個 Twitter 訂閱源：@myfavethm和一個Facebook 頁面。下次加入我們，瞭解另一個有趣的數學知識。

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