【异名一大堆、嘴和肛门挨着......古人对章鱼的认识真是太好笑啦】作者：考古学齑
刚过去的10月8日是“国际章鱼日”（International Octopus Day）。啥？章鱼还有节日？谁这么无聊设立这样的节日？（章鱼：？？那我走？）
2006年，TONMO（The Octopus News Magazine Online，章鱼新闻杂志在线）为了宣传章鱼生物学知识、物种多样性及保护，选择在国际头足类动物宣传日（10月）创立国际章鱼日，并选在这个月的“第八天”来表达对章鱼这种有八个腕足动物的感情。
章鱼作为一类至今仍被很多人与“外星生物”联想起来的、结构奇异的头足类动物，古代人啥时候开始认识它们的？在自然科学欠发达的背景下，古代人看到这类奇异的生物，又会做出啥样的反应？
中外有关章鱼的早期记录动物考古学研究表明，章鱼至少在4000多年前的拉丁美洲，就已成为当地人的重要食物来源，出土的日常生活类、祭祀类用器上，常能发现章鱼的形象。
A Old Lord of Sipan的葬礼面具和胸罩，大镀金铜卷可能象征着章鱼的八只手臂（图源：秘鲁兰巴耶克西潘博物馆皇家陵墓提供）
B 莫奇卡陶器描绘的拟人化章鱼触角，可能代表章鱼武器（图源：利马拉科博物馆）与之同时代或稍晚，在地中海兴起的米斯诺文明、迈锡尼文明所发现的遗存中，还有章鱼造型的陶器、金饰品等。
出土于希腊克里特岛，绘有章鱼图案的花瓶，约3500年前由米诺斯人所制（图源：伊拉克利翁考古博物馆）
很可惜，目前为止中国几乎未见到与章鱼有关的史前线索。至有文字记录的时代，相比起殷商卜辞中的“丙午卜,其用龟”、春秋《夏小正》中的“二月祭鲔”，章鱼在文献中的出现可说慢了“好几个G”。
甲骨文“龟”字（来源：wiki）
直到三国时代东吴丹阳太守沈莹所著的《临海水土异物志》中，记载“似乌贼肥，食甘美。”字典对“”字的解释含糊其辞，而历代对该字解释以章鱼为主流观点，虽然“似乌贼肥”的外形特征描述并不能完全断定其为章鱼，但该文献可算是与章鱼相关的最早记录了。
章鱼异名大乱斗？别以为韩愈只是个大文豪，有关“章鱼”较为清晰的称呼由来，韩愈可以说是功不可没！他诗云“章举马甲柱”的中“章举”，后世有人解释为“有八只脚的、身上的肉肉很白水产品，也可以叫章鱼”。看来至迟唐代，我们对章鱼的观察比较多了，并且尝试着给它固定的名称了。但唐朝人似乎对章鱼有极大的兴趣。晚唐广州司马刘恂在其著作《岭表录异》中记载了一种叫和章举很像的动物——“石拒”（或矩）。
章鱼外部形态图，吸盘排列有“章法”（图源：澎湖科技大学）
到了南宋，出现了一位叫梁家克的“章鱼学家”（bushi），在他写的《三山志》中，总结了前人提到的章鱼、章举、石拒三种动物，还给开创性地给它们一一做了简短的解释：1、石拒：又叫八带，住在水里的石洞中，人们捉它的时候，它会用脚黏住石头“拒捕”。2、章鱼：和石拒很像，但个头比较小。脚上的肉肉呈一个个的“圈”，排列得很有章法，所以叫章鱼。3、章举：和章鱼很像，但个头稍大，脚却要短一点。这个时期，浙江地区的方志里又出现了一个与章鱼相关的词——望潮，说它比章举小，大概有一到二寸。虽然并不能完全确定望潮属于现代章鱼家族中的哪一种（如短蛸、嘉庚蛸都被叫过望潮），但望潮这个词穿越千年，至今仍在东南沿海地区有使用。
短蛸：生活在浅海的小型短爪章鱼，触手之间的褶上，有两个“金环花纹”是它的标志性特征（图源：wiki）
明清时期对章鱼的观察更多了，有关章鱼的别称如雨后春笋一般，什么红举、泥猴、癞鱼、赤母……甚至远超过我国海域现有的8种，产生极大地生物鉴别混乱，究其原因，主要有以下几种：
1、名称上的误传、误袭，造成一物多名或多物一名。
2、章鱼离开水以后死翘翘，其尸体会渐渐褪色变白，各种章鱼之间的差别变得及其细微，一般人很难鉴别。
3、古代有写书能力的人（士人）与所知海洋生物广博的人（渔民）的沟通难度大，不易形成科学、系统的生物鉴别志。【划重点】中国海域主要有8种章鱼，分别是：短蛸(Octopus ocellatus)、卵蛸(O.ovulum)、双点蛸(O.sbimaculatus)、真蛸(O.vulgaris)、环蛸(O.facia- tus)、长蛸(O.svariabilis)、纺锤蛸(O.fusiformis)、嘉庚蛸(O.tankahkeei）
古人眼中的章鱼长啥样？
章鱼的名字都被“魔改”成这样，那么在古人眼里，章鱼的样子是怎样的呢？如上“章鱼外部形态图”可知，现代对章鱼外部形态的科学分类是：头、躯干、眼、漏斗、腕足、吸盘和口器等部位。但古人由于对生物学认知有限，对章鱼样子的描述闹出不少笑话：
《海错图》中的章鱼形象（来源：《清宫海错图》）
笑话A：宋代陈耆卿曰：“魁首骈足，目在腰股”由于章鱼的眼睛在躯干和腕足之间处，古人看到章鱼，还以为它的眼睛长在腰上了，然而章鱼没有腰。
笑话B：清代徐葆光曰：“首圆，下生八手，无脚”这位老兄把章鱼的躯干当成脑袋了（估计有的童鞋也是？笑cry），把腕足当成可爱的小手手了。
笑话C：清代李调元曰：“八足聚处有细眼如针孔，其后尻也，其口迩尻，幸有足为之间上下耳。”简单来说，他觉得章鱼的嘴和肛紧挨着，估计把章鱼的漏斗当成嘴了……
再来巩固一下章鱼的各个部位，不要像以上诸君闹笑话啦，这个当作课后作业吧，哈哈哈！（图源：wiki）
古人眼中的章鱼行为和名称、外貌相比，章鱼的行为特征好辨认，总不会被“魔改”得那么离谱吧？嘿嘿，记住这声冷笑~
据清郭柏苍《海错百一录》记载：“渔人赤身入水，则八带纠缠着体，口帀 人血脉……”前两句还算靠谱，说渔民光着身体入水，若被章鱼吸住，越挣扎，章鱼吸得越紧。后一句说章鱼吸人血脉，明显夸张了。也许有人马上反驳，不对！
我记得深海中有“会吸血的章鱼”。你说的可能是“幽灵蛸”。这里纠正两个问题。
1、幽灵蛸又名吸血乌贼（Vampyroteuthis infernalis，意指来自地狱的吸血鬼），其实和乌贼关系不大，它属于章鱼所在的八腕目。而且其“吸血”之名是指其外形像吸血鬼，并非指它有吸血行为。最新研究表明，幽灵蛸会用触手在海洋捞动物残骸、粪便等碎屑来吃（yue），它的角色类似于深海清洁员。
幽灵蛸外形特征图（图源：wiki）
2、幽灵蛸是深海物种，生活在热带、温带海洋，亿万年前为了躲避蛇颈龙的捕食，来到500至1000米的深水中栖息，当时的人类不具备深海作业，即使深海中有会吸血的生物，人类也是无法碰到的。
幽灵蛸触手上的“防御武器”（图源：wiki）
不过也有一些说得靠谱的啦！如有的文献记载，章鱼有吃“蝤蛑大蟹”之本领，和今天一些章鱼吃蟹的食性是相符的。再比如，还有的文献记载章鱼冬天没吃的，就会吃自己的腕足，直到吃光了，自己死了，然后卵散落在滩涂里，到了第二年，小章鱼会破卵而出。这描述现代章鱼的生命循环八九不离十。
从三国时代有史可查的记载算起，我们已经和章鱼认识了两千年了（其实肯定不止！！）让我们一起在今后的日子里更好地保护它们吧！
刚过去的10月8日是“国际章鱼日”（International Octopus Day）。啥？章鱼还有节日？谁这么无聊设立这样的节日？（章鱼：？？那我走？）
2006年，TONMO（The Octopus News Magazine Online，章鱼新闻杂志在线）为了宣传章鱼生物学知识、物种多样性及保护，选择在国际头足类动物宣传日（10月）创立国际章鱼日，并选在这个月的“第八天”来表达对章鱼这种有八个腕足动物的感情。
章鱼作为一类至今仍被很多人与“外星生物”联想起来的、结构奇异的头足类动物，古代人啥时候开始认识它们的？在自然科学欠发达的背景下，古代人看到这类奇异的生物，又会做出啥样的反应？
中外有关章鱼的早期记录动物考古学研究表明，章鱼至少在4000多年前的拉丁美洲，就已成为当地人的重要食物来源，出土的日常生活类、祭祀类用器上，常能发现章鱼的形象。
A Old Lord of Sipan的葬礼面具和胸罩，大镀金铜卷可能象征着章鱼的八只手臂（图源：秘鲁兰巴耶克西潘博物馆皇家陵墓提供）
B 莫奇卡陶器描绘的拟人化章鱼触角，可能代表章鱼武器（图源：利马拉科博物馆）与之同时代或稍晚，在地中海兴起的米斯诺文明、迈锡尼文明所发现的遗存中，还有章鱼造型的陶器、金饰品等。
出土于希腊克里特岛，绘有章鱼图案的花瓶，约3500年前由米诺斯人所制（图源：伊拉克利翁考古博物馆）
很可惜，目前为止中国几乎未见到与章鱼有关的史前线索。至有文字记录的时代，相比起殷商卜辞中的“丙午卜,其用龟”、春秋《夏小正》中的“二月祭鲔”，章鱼在文献中的出现可说慢了“好几个G”。
甲骨文“龟”字（来源：wiki）
直到三国时代东吴丹阳太守沈莹所著的《临海水土异物志》中，记载“似乌贼肥，食甘美。”字典对“”字的解释含糊其辞，而历代对该字解释以章鱼为主流观点，虽然“似乌贼肥”的外形特征描述并不能完全断定其为章鱼，但该文献可算是与章鱼相关的最早记录了。
章鱼异名大乱斗？别以为韩愈只是个大文豪，有关“章鱼”较为清晰的称呼由来，韩愈可以说是功不可没！他诗云“章举马甲柱”的中“章举”，后世有人解释为“有八只脚的、身上的肉肉很白水产品，也可以叫章鱼”。看来至迟唐代，我们对章鱼的观察比较多了，并且尝试着给它固定的名称了。但唐朝人似乎对章鱼有极大的兴趣。晚唐广州司马刘恂在其著作《岭表录异》中记载了一种叫和章举很像的动物——“石拒”（或矩）。
章鱼外部形态图，吸盘排列有“章法”（图源：澎湖科技大学）
到了南宋，出现了一位叫梁家克的“章鱼学家”（bushi），在他写的《三山志》中，总结了前人提到的章鱼、章举、石拒三种动物，还给开创性地给它们一一做了简短的解释：1、石拒：又叫八带，住在水里的石洞中，人们捉它的时候，它会用脚黏住石头“拒捕”。2、章鱼：和石拒很像，但个头比较小。脚上的肉肉呈一个个的“圈”，排列得很有章法，所以叫章鱼。3、章举：和章鱼很像，但个头稍大，脚却要短一点。这个时期，浙江地区的方志里又出现了一个与章鱼相关的词——望潮，说它比章举小，大概有一到二寸。虽然并不能完全确定望潮属于现代章鱼家族中的哪一种（如短蛸、嘉庚蛸都被叫过望潮），但望潮这个词穿越千年，至今仍在东南沿海地区有使用。
短蛸：生活在浅海的小型短爪章鱼，触手之间的褶上，有两个“金环花纹”是它的标志性特征（图源：wiki）
明清时期对章鱼的观察更多了，有关章鱼的别称如雨后春笋一般，什么红举、泥猴、癞鱼、赤母……甚至远超过我国海域现有的8种，产生极大地生物鉴别混乱，究其原因，主要有以下几种：
1、名称上的误传、误袭，造成一物多名或多物一名。
2、章鱼离开水以后死翘翘，其尸体会渐渐褪色变白，各种章鱼之间的差别变得及其细微，一般人很难鉴别。
3、古代有写书能力的人（士人）与所知海洋生物广博的人（渔民）的沟通难度大，不易形成科学、系统的生物鉴别志。【划重点】中国海域主要有8种章鱼，分别是：短蛸(Octopus ocellatus)、卵蛸(O.ovulum)、双点蛸(O.sbimaculatus)、真蛸(O.vulgaris)、环蛸(O.facia- tus)、长蛸(O.svariabilis)、纺锤蛸(O.fusiformis)、嘉庚蛸(O.tankahkeei）
古人眼中的章鱼长啥样？
章鱼的名字都被“魔改”成这样，那么在古人眼里，章鱼的样子是怎样的呢？如上“章鱼外部形态图”可知，现代对章鱼外部形态的科学分类是：头、躯干、眼、漏斗、腕足、吸盘和口器等部位。但古人由于对生物学认知有限，对章鱼样子的描述闹出不少笑话：
《海错图》中的章鱼形象（来源：《清宫海错图》）
笑话A：宋代陈耆卿曰：“魁首骈足，目在腰股”由于章鱼的眼睛在躯干和腕足之间处，古人看到章鱼，还以为它的眼睛长在腰上了，然而章鱼没有腰。
笑话B：清代徐葆光曰：“首圆，下生八手，无脚”这位老兄把章鱼的躯干当成脑袋了（估计有的童鞋也是？笑cry），把腕足当成可爱的小手手了。
笑话C：清代李调元曰：“八足聚处有细眼如针孔，其后尻也，其口迩尻，幸有足为之间上下耳。”简单来说，他觉得章鱼的嘴和肛紧挨着，估计把章鱼的漏斗当成嘴了……
再来巩固一下章鱼的各个部位，不要像以上诸君闹笑话啦，这个当作课后作业吧，哈哈哈！（图源：wiki）
古人眼中的章鱼行为和名称、外貌相比，章鱼的行为特征好辨认，总不会被“魔改”得那么离谱吧？嘿嘿，记住这声冷笑~
据清郭柏苍《海错百一录》记载：“渔人赤身入水，则八带纠缠着体，口帀 人血脉……”前两句还算靠谱，说渔民光着身体入水，若被章鱼吸住，越挣扎，章鱼吸得越紧。后一句说章鱼吸人血脉，明显夸张了。也许有人马上反驳，不对！
我记得深海中有“会吸血的章鱼”。你说的可能是“幽灵蛸”。这里纠正两个问题。
1、幽灵蛸又名吸血乌贼（Vampyroteuthis infernalis，意指来自地狱的吸血鬼），其实和乌贼关系不大，它属于章鱼所在的八腕目。而且其“吸血”之名是指其外形像吸血鬼，并非指它有吸血行为。最新研究表明，幽灵蛸会用触手在海洋捞动物残骸、粪便等碎屑来吃（yue），它的角色类似于深海清洁员。
幽灵蛸外形特征图（图源：wiki）
2、幽灵蛸是深海物种，生活在热带、温带海洋，亿万年前为了躲避蛇颈龙的捕食，来到500至1000米的深水中栖息，当时的人类不具备深海作业，即使深海中有会吸血的生物，人类也是无法碰到的。
幽灵蛸触手上的“防御武器”（图源：wiki）
不过也有一些说得靠谱的啦！如有的文献记载，章鱼有吃“蝤蛑大蟹”之本领，和今天一些章鱼吃蟹的食性是相符的。再比如，还有的文献记载章鱼冬天没吃的，就会吃自己的腕足，直到吃光了，自己死了，然后卵散落在滩涂里，到了第二年，小章鱼会破卵而出。这描述现代章鱼的生命循环八九不离十。
从三国时代有史可查的记载算起，我们已经和章鱼认识了两千年了（其实肯定不止！！）让我们一起在今后的日子里更好地保护它们吧！
拨开重重迷雾 如何在“混沌的边缘”预测未来
智能化将是复杂系统研究未来发展的一大方向。未来无论是5G、6G，还是工业互联网，人类的生产生活方式都将随着复杂系统研究的进展发生重大变化。
——兰岳恒 北京邮电大学理学院物理系教授
北京时间10月5日，瑞典皇家科学院公布2021年诺贝尔物理学奖得主。今年的诺贝尔物理学奖颁给了两组科学家，真锅淑郎与克劳斯·哈塞尔曼，以及乔治·帕里西，“以表彰他们为我们理解复杂物理系统所作出的开创性贡献。”
三位获奖者的研究领域从宏观的气候变化到微观的粒子运动，跨度巨大，但其背后都指向了同一个方向，对复杂系统的研究。
这也正反映出当下复杂系统研究的一大特点：覆盖广泛，兼容并包。而我们的生活其实也早已在不知不觉中被复杂系统所包围。
在混沌与平衡之间
要理解复杂系统，需要先从它的一端，即混沌开始说起。
“在巴西的一只蝴蝶扇动一次翅膀，会引起德克萨斯州的龙卷风吗？”这句今天被形容为蝴蝶效应的经典名言，最早是气象学家爱德华·洛伦茨撰写的一篇关于混沌学的论文题目。
混沌系统中蝴蝶效应的发现实属巧合。洛伦茨1963年在研究大气运动时，提出了一个经过简化，仅保留有三个变量的数学模型。在第一次计算中，他输入初始值0.506127，得到了一个确定的结果。在随后的第二次计算中，他省略掉了小数点最后三位，只输入了0.506，但这次微不足道的“四舍五入”，却导致第二次得到的结果与第一次产生巨大差异。
洛伦茨认为这不可思议，仅仅千分之一的误差为何会给结果带来如此显著的差异？他和同事立即进行反复验证和仿真计算，最终得出结论，该数学模型对初始值的差异具有极高的敏感性。即使再微小的不同，经过多次累加、迭代后，最终也能造成计算结果的巨大差异。这种蝴蝶效应，便反映出了混沌系统的重要特征之一：不可预测性。
而复杂系统的另一头是确定与平衡。北京邮电大学理学院物理系教授兰岳恒举了个例子，当一个房间内的气体处于均匀的平衡态时，我们便可以通过简单的公式直接计算出气体的体积、压强、质量等，并且答案是唯一且确定的。而任何处于均衡、稳定状态的物质都是如此。这便是日常生活中最常见的平衡态。
复杂恰恰位于混沌与稳定之间。由此，复杂系统科学家朗顿便将复杂系统称为“混沌的边缘”，形象地描绘出了复杂系统的核心属性。
兰岳恒认为，确定一个系统是复杂系统，要求其必须要具备复杂的结构和功能。首先是复杂的结构，这要求复杂系统内部的个体并非各自独立，而是能够产生相互作用的，并且因此形成相互关联的、具有层次性的结构。而在此基础之上，相互联系且具有层次性的个体会具有对外界的适应性功能，会随着外界因素的变化而改变，兰岳恒称之为复杂系统的弹性，其本质上是一种不确定性。
他们这样描述复杂系统
复杂系统是如此复杂，而要精准描述一个复杂系统更是难上加难。此次获得诺贝尔物理学奖的两组科学家，均在各自领域内为精准描述复杂系统作出了突出贡献。
气候是典型的复杂系统。当我们对气候进行长期预测时，既要考虑时间尺度上长期影响气候的如二氧化碳排放等累积问题，也要考虑空间尺度上的突发事件，如某次并不起眼的台风的影响。
此前关于气候的研究多从统计研究出发，根据历史数据推测未来状态。但气候是一个长期变化且连续的复杂系统，其自身内部所产生的变化，同样也在对它自身的未来造成影响，仅仅依靠统计数据无法准确预测未来趋势。
兰岳恒指出，此次获奖的真锅淑郎与哈塞尔曼，便是将短期的天气变化作为一种背景噪声，并将其同长期的气候变化结合起来，将时间尺度与空间尺度相结合，构建出了相对完善的气候模型。
诺贝尔奖官网在对这一成果的介绍中运用了一个巧妙的比喻。其解释道，对气候进行预测就像是人在遛狗时，通过狗的足迹来预测人的行走路径。宠物狗看似混乱的足迹便是天气“噪声”，但如果我们将时间拉长，尺度放大，这看上去混乱无序的噪声，同样也可以反映出气候的长期变化趋势，就像我们可以通过狗的足迹来辨别人的运动路径。
而哈塞尔曼实现这一目的的方法，是采用随机微分方程来描述一个随机气候模型。随机微分方程的每次积分都有不同的实现形式，这决定了其构建的气候模型像真实气候环境一样，存在着不确定性，并且这种不确定性进而对气候本身产生影响，从而真实模拟出了气候在时间和空间尺度下的变化趋势。而通过这一模型，哈塞尔曼得以将人类活动对气候的影响同自然状况下的气候变化分离开来，更好地判断人类活动究竟是如何影响气候变化的。
相比真锅淑郎与哈塞尔曼，帕里西的研究更具理论价值。
自旋玻璃是一种典型的非平衡态材料。所谓的非平衡态，同样可以用房间中的空气来理解。若是空气在房间中为非均匀分布，不同角落的状态、性质各不相同，那我们便无法再利用简单的数学公式对其进行直接计算，这便是一种非平衡态。
自旋玻璃同样如此，其内部原子的分布并不均匀，并且会随温度变化而不断进行不规则运动，“总是处于一种非均质的状态”。兰岳恒认为，“帕里西的贡献就在于他考虑到了自旋玻璃的不均匀性，并且给出了每一种构型的出现几率。”再通过进一步结合统计物理学方法，便可以对此种非平衡态材料的各类性质进行计算。“帕里西的这种方法不仅可以用在自旋玻璃上，也可以用在其他很多复杂系统的研究中。”
未来将是“复杂”的世界
“今年北京的雨特别多，这可能就是全球气候变暖的结果。”兰岳恒认为，复杂系统的研究与人们日常生活息息相关。此次获奖的关于气候的研究正是复杂系统研究中非常重要的领域之一。“气候研究既在理论研究上具有重要意义，比如对一个旋转的球体上的流体运动进行研究，同时兼具非常大的社会价值，对整个人类的未来发展都具有重要影响。”他说。
但他也认为，关于气候复杂系统的研究仍然任重道远，“全球气候变暖已经得到学界共识，但是关于我们是否已经突破了转变点，科学家们仍在争论。而一旦超过了转变点，我们就再也回不去了。”复杂系统研究的进展，将有助于帮助我们构建起更为精确的气候模型，从而对未来气候进行精确的预测分析，解答有关人类生存发展的重大问题。
此外，在今年的9月16日，科技部在其网站公布了科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南的通知，涉及59个研究领域和方向，经费预计将超过31亿元人民币。兰岳恒认为，脑科学也将是未来复杂系统领域中最具发展潜力的方向之一。“人本身就是一个复杂系统，尤其是人的大脑。将复杂系统研究应用于脑科学，既可以为治疗脑部疾病作出贡献，也可以促进人工智能的发展，是一体两翼。”
人工智能同样也是复杂系统领域的另一大热门话题。“人工智能具备复杂系统的适应性特征，并且这是一种高级的适应性。”兰岳恒认为，智能化将是复杂系统研究未来发展的一大方向。“未来无论是5G、6G，还是工业互联网，人类的生产生活方式都将随着复杂系统研究的进展发生重大变化。”
洛伦茨曾经说过，“人们经常会看到，纯理论研究的一点点成果，也许在很长时间之后，会产生连做该研究的科学家都始料不及的实际应用。”这句话用蝴蝶效应完美诠释了理论研究对于社会发展、人类进步的重大潜在推动力。科学理论的一小步，便有可能是人类发展的一大步。
来源：科技日报
智能化将是复杂系统研究未来发展的一大方向。未来无论是5G、6G，还是工业互联网，人类的生产生活方式都将随着复杂系统研究的进展发生重大变化。
——兰岳恒 北京邮电大学理学院物理系教授
北京时间10月5日，瑞典皇家科学院公布2021年诺贝尔物理学奖得主。今年的诺贝尔物理学奖颁给了两组科学家，真锅淑郎与克劳斯·哈塞尔曼，以及乔治·帕里西，“以表彰他们为我们理解复杂物理系统所作出的开创性贡献。”
三位获奖者的研究领域从宏观的气候变化到微观的粒子运动，跨度巨大，但其背后都指向了同一个方向，对复杂系统的研究。
这也正反映出当下复杂系统研究的一大特点：覆盖广泛，兼容并包。而我们的生活其实也早已在不知不觉中被复杂系统所包围。
在混沌与平衡之间
要理解复杂系统，需要先从它的一端，即混沌开始说起。
“在巴西的一只蝴蝶扇动一次翅膀，会引起德克萨斯州的龙卷风吗？”这句今天被形容为蝴蝶效应的经典名言，最早是气象学家爱德华·洛伦茨撰写的一篇关于混沌学的论文题目。
混沌系统中蝴蝶效应的发现实属巧合。洛伦茨1963年在研究大气运动时，提出了一个经过简化，仅保留有三个变量的数学模型。在第一次计算中，他输入初始值0.506127，得到了一个确定的结果。在随后的第二次计算中，他省略掉了小数点最后三位，只输入了0.506，但这次微不足道的“四舍五入”，却导致第二次得到的结果与第一次产生巨大差异。
洛伦茨认为这不可思议，仅仅千分之一的误差为何会给结果带来如此显著的差异？他和同事立即进行反复验证和仿真计算，最终得出结论，该数学模型对初始值的差异具有极高的敏感性。即使再微小的不同，经过多次累加、迭代后，最终也能造成计算结果的巨大差异。这种蝴蝶效应，便反映出了混沌系统的重要特征之一：不可预测性。
而复杂系统的另一头是确定与平衡。北京邮电大学理学院物理系教授兰岳恒举了个例子，当一个房间内的气体处于均匀的平衡态时，我们便可以通过简单的公式直接计算出气体的体积、压强、质量等，并且答案是唯一且确定的。而任何处于均衡、稳定状态的物质都是如此。这便是日常生活中最常见的平衡态。
复杂恰恰位于混沌与稳定之间。由此，复杂系统科学家朗顿便将复杂系统称为“混沌的边缘”，形象地描绘出了复杂系统的核心属性。
兰岳恒认为，确定一个系统是复杂系统，要求其必须要具备复杂的结构和功能。首先是复杂的结构，这要求复杂系统内部的个体并非各自独立，而是能够产生相互作用的，并且因此形成相互关联的、具有层次性的结构。而在此基础之上，相互联系且具有层次性的个体会具有对外界的适应性功能，会随着外界因素的变化而改变，兰岳恒称之为复杂系统的弹性，其本质上是一种不确定性。
他们这样描述复杂系统
复杂系统是如此复杂，而要精准描述一个复杂系统更是难上加难。此次获得诺贝尔物理学奖的两组科学家，均在各自领域内为精准描述复杂系统作出了突出贡献。
气候是典型的复杂系统。当我们对气候进行长期预测时，既要考虑时间尺度上长期影响气候的如二氧化碳排放等累积问题，也要考虑空间尺度上的突发事件，如某次并不起眼的台风的影响。
此前关于气候的研究多从统计研究出发，根据历史数据推测未来状态。但气候是一个长期变化且连续的复杂系统，其自身内部所产生的变化，同样也在对它自身的未来造成影响，仅仅依靠统计数据无法准确预测未来趋势。
兰岳恒指出，此次获奖的真锅淑郎与哈塞尔曼，便是将短期的天气变化作为一种背景噪声，并将其同长期的气候变化结合起来，将时间尺度与空间尺度相结合，构建出了相对完善的气候模型。
诺贝尔奖官网在对这一成果的介绍中运用了一个巧妙的比喻。其解释道，对气候进行预测就像是人在遛狗时，通过狗的足迹来预测人的行走路径。宠物狗看似混乱的足迹便是天气“噪声”，但如果我们将时间拉长，尺度放大，这看上去混乱无序的噪声，同样也可以反映出气候的长期变化趋势，就像我们可以通过狗的足迹来辨别人的运动路径。
而哈塞尔曼实现这一目的的方法，是采用随机微分方程来描述一个随机气候模型。随机微分方程的每次积分都有不同的实现形式，这决定了其构建的气候模型像真实气候环境一样，存在着不确定性，并且这种不确定性进而对气候本身产生影响，从而真实模拟出了气候在时间和空间尺度下的变化趋势。而通过这一模型，哈塞尔曼得以将人类活动对气候的影响同自然状况下的气候变化分离开来，更好地判断人类活动究竟是如何影响气候变化的。
相比真锅淑郎与哈塞尔曼，帕里西的研究更具理论价值。
自旋玻璃是一种典型的非平衡态材料。所谓的非平衡态，同样可以用房间中的空气来理解。若是空气在房间中为非均匀分布，不同角落的状态、性质各不相同，那我们便无法再利用简单的数学公式对其进行直接计算，这便是一种非平衡态。
自旋玻璃同样如此，其内部原子的分布并不均匀，并且会随温度变化而不断进行不规则运动，“总是处于一种非均质的状态”。兰岳恒认为，“帕里西的贡献就在于他考虑到了自旋玻璃的不均匀性，并且给出了每一种构型的出现几率。”再通过进一步结合统计物理学方法，便可以对此种非平衡态材料的各类性质进行计算。“帕里西的这种方法不仅可以用在自旋玻璃上，也可以用在其他很多复杂系统的研究中。”
未来将是“复杂”的世界
“今年北京的雨特别多，这可能就是全球气候变暖的结果。”兰岳恒认为，复杂系统的研究与人们日常生活息息相关。此次获奖的关于气候的研究正是复杂系统研究中非常重要的领域之一。“气候研究既在理论研究上具有重要意义，比如对一个旋转的球体上的流体运动进行研究，同时兼具非常大的社会价值，对整个人类的未来发展都具有重要影响。”他说。
但他也认为，关于气候复杂系统的研究仍然任重道远，“全球气候变暖已经得到学界共识，但是关于我们是否已经突破了转变点，科学家们仍在争论。而一旦超过了转变点，我们就再也回不去了。”复杂系统研究的进展，将有助于帮助我们构建起更为精确的气候模型，从而对未来气候进行精确的预测分析，解答有关人类生存发展的重大问题。
此外，在今年的9月16日，科技部在其网站公布了科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南的通知，涉及59个研究领域和方向，经费预计将超过31亿元人民币。兰岳恒认为，脑科学也将是未来复杂系统领域中最具发展潜力的方向之一。“人本身就是一个复杂系统，尤其是人的大脑。将复杂系统研究应用于脑科学，既可以为治疗脑部疾病作出贡献，也可以促进人工智能的发展，是一体两翼。”
人工智能同样也是复杂系统领域的另一大热门话题。“人工智能具备复杂系统的适应性特征，并且这是一种高级的适应性。”兰岳恒认为，智能化将是复杂系统研究未来发展的一大方向。“未来无论是5G、6G，还是工业互联网，人类的生产生活方式都将随着复杂系统研究的进展发生重大变化。”
洛伦茨曾经说过，“人们经常会看到，纯理论研究的一点点成果，也许在很长时间之后，会产生连做该研究的科学家都始料不及的实际应用。”这句话用蝴蝶效应完美诠释了理论研究对于社会发展、人类进步的重大潜在推动力。科学理论的一小步，便有可能是人类发展的一大步。
来源：科技日报
如果有来生，我愿做你的妹妹，即使我们无法步入婚姻的殿堂，我也可以做你永远无法割舍的亲人!算卦占卜，八字合婚，八字算命，离婚了不一定就好过八字预测，看手相，看面相，看事业看财运，算命，测事业测姻缘，升学考试，不离婚也不一定就没有出路，算婚姻，算姻缘，看感情。升学，升职，桃花，奇门遁甲
有一种爱叫做放手，非得到手，只要有曾经拥有，心满意足矣
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