出品：科普中國

制作：中國科學院數學與系統科學研究院黃逸文

監制：中國科學院計算機網絡信息中心

談起混沌，人們總有一種神秘和敬畏感，仿佛是一種說不清、道不明的迷蒙狀态。

在東方，中國古代有關混沌的傳說裡，以盤古于混沌中開天辟地最為著名。混沌，在古人的意識裡，代表了天地未分之前宇宙模糊一團的形象。在西方，古希臘人也認為，混沌是天地未成形時橫貫宇宙的物質。聖經《創世紀》寫道：原始的宇宙是空虛混沌，淵面黑暗。世界由洪水和深深的黑暗組成。

混沌，在古人的世界觀裡，成了混亂和無序的代名詞。直到20世紀70年代，随着科學和數學的重大進展，人們逐漸認識到混沌更深刻的本質——無序和有序的結合。籠罩在人們頭頂數千年的迷霧漸漸被科學的春風吹散。風輕雲淡之後，在一片真理的遼闊之地上，是令人目曠神怡的混沌理論和随之衍生的複雜系統。非線性動力學、蝴蝶效應、分形理論等等複雜系統的研究應運而生，不僅給數學注入了新的思想和活力，帶來廣闊的應用前景，更讓人們愈發認識到易變性、不确定性、複雜性和模糊性才是世界運行的本質。

然而，僅僅在100多年前，牛頓的确定宇宙觀還被主流的科學界奉若神明。誰也不曾預料到，一個人類曆史上最輝煌的科學黃金時代即将來臨，人們對世界的認識即将完成質的飛躍。

在這短短的一個多世紀裡，無數傑出的科學巨匠同時湧現，前赴後繼的人們在科學探索的道路上跑過了一場場艱難的接力賽。一場颠覆人們認知的疾風驟雨過後，新的學科和科學理論如雨後春筍般崛起。一個百年的科學躍遷，人們完成了對過去五千年的整體超越。受益于科學飛速發展的時代背景，混沌，也終于洗盡了千百年對人們的僞裝外貌，呈現出其循規蹈矩的一面來。

1687年，牛頓在其名垂千古的傑作《自然哲學的數學原理》裡闡述了其後兩百年都被視為真理的三大定律。在牛頓的世界體系下，萬物運動都可以用微分方程來刻畫，隻要給定了系統的初始條件，那麼它們未來的運動都是确定的。

牛頓（圖片來源于網絡）

鑒于牛頓的理論預測與現實世界的觀察高度一緻，歡欣鼓舞的人們開始廣泛接受這個帶來巨大革命的科學決定論。同時，基于牛頓體系發明的現代工具，小到錄音機、電視，大到蒸汽機、人造衛星給人類生活帶來翻天覆地的變化。

數學家拉普拉斯更是樂觀地認為，隻要知道宇宙中每個原子的初始信息，以及推動自然運動的全部力的構成和相互位置，就能預測宇宙的未來。

吊詭的是，世界從來不按照人們過度樂觀的方向所發展。在拉普拉斯笃信最能展示決定論威力的天體運動中，曆史無情地給出了否定的回應。

19世紀末期，大數學家龐加萊在三體問題的研究中發現了匪夷所思的現象。它不僅打破了自牛頓以來人們盲目崇拜的科學确定論，更是找到了打開混沌大門的鑰匙。

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