思維模型23 - Chaos | 混沌理論

馬上到了三十而立的年齡,感覺還是一事無成,前路茫茫,工作上是只是公司里面的一個普通職員,嚴峻一點的恰好從事的又是互聯(lián)網(wǎng)行業(yè),又恰好進入了寒冬期,又恰好公司又在裁員,這時候會感到焦慮么?大學畢業(yè)了,看著身邊的朋友結(jié)婚的結(jié)婚,生子的生子,現(xiàn)在還在單身的自己,這時候會感到焦慮么?年輕時候一口氣上五樓輕而易舉,現(xiàn)在兩層樓就要喘成狗,最近發(fā)現(xiàn)好像進醫(yī)院的次數(shù)越來越多了,這時候會感到焦慮么?總覺得自己的追求:事業(yè)、愛情、健康好像都遇到了瓶頸。

焦慮

每個人或多或少都會有自己的焦慮。其實,我的情況也差不多,但好在是我一個非常相愛的女友,在愛情這條路上不會焦慮,但事業(yè)和健康來說狀況是差不多,焦慮感同樣充斥著我自己,也因為焦慮,導致我這將近一個月都發(fā)思維模型的學習筆記了,總覺得自己運氣不錯,馬上要學的混沌思維模型正好減輕了自己的焦慮,也就有了這篇文章,也希望能對大家有所幫助。

混沌理論

普通人理解的混沌

混沌指的是混亂而沒有秩序的狀態(tài),而這也是普通人所理解混沌的意思,最常出現(xiàn)于某些神話小說中。比如中國一些古代傳說中,混沌就是指世界開辟前,元氣未分、模糊一團的狀態(tài)。例如《西游記》的第一回就出現(xiàn)過混沌的描述,“混沌未分天地亂,茫茫渺渺無人見“。但我們今天的混沌是非線性科學中的混沌,這兩者有著明顯的區(qū)別。

開天辟地

非線性科學中的混沌

仍然從概念入手,非線性科學家對于混沌的定義是:混沌是指發(fā)生在確定性系統(tǒng)中的貌似隨機的不規(guī)則運動,一個確定性理論描述的系統(tǒng),其行為卻表現(xiàn)為不確定性一不可重復、不可預測,這就是混沌現(xiàn)象。這概念還是一如既往的抽象和難以理解。這里我講個故事幫助大家理解,在1961年有個名字叫愛德華·諾頓·洛倫茲的美國氣象學家,他當時就在想為什么我們都已經(jīng)開始宇宙的探索了,衛(wèi)星發(fā)射甚至連哈雷彗星每76年回歸地球一次都能預測出來,但為什么連預測天氣這種”簡單“問題都沒辦法做到呢?畢竟宇宙是多難得事情,天氣是多簡單的事情,所以洛倫茲打算用一臺老爺計算機,對長期天氣預報進行精準預測的計算機模擬,按道理來說應該很簡單的,但卻出現(xiàn)了問題。

那時候人們對于天氣的了解已經(jīng)可以直接轉(zhuǎn)化成簡單的數(shù)學公式了,這就像做數(shù)學題一樣,公式有了只要往里代數(shù),計算一下就能得到答案的問題。事實上洛倫茲也是這么做的,但有一次他為了檢驗上次計算的結(jié)果,決定多算一遍。但第二次為了省事將之前的數(shù)據(jù)0.506127省略為0.506,就因為這次偷懶,最后卻導致了另外一個截然相反的結(jié)果。而洛倫茲沒有忽略這個問題而是決定仔細的研究其原因。后他將這種現(xiàn)象用一個非常形象的比喻來描述:一只蝴蝶在巴西扇動一下翅膀會在美國的得克薩斯州引起一場龍卷風,這也就是我們所熟悉蝴蝶效應這個詞的由來。

蝴蝶效應

我相信看到這里還是會有很多人有點摸不著頭腦,洛倫茲只要將數(shù)填寫完整那么答案不就是一定的么?但其實問題就出在這里,這里我們考慮一個問題,初始值的多少究竟需要多精準,才能達到準確預測的結(jié)果?但真實情況是我們無法給出一個初始值,因為現(xiàn)實太復雜,影響的因素太多,所以不論多么精確的儀器,精確度都是有限的。數(shù)學的數(shù)字是理想的狀態(tài),是現(xiàn)實中不存在的,不論是從實際出發(fā)還是理論講,我們無法得到精確的初始值。簡單的來說,即使知道了原理,我們也沒辦法用它預測出結(jié)果。這就是非線性的混沌,一個確定系統(tǒng)卻產(chǎn)生了隨機的結(jié)果,這個看似矛盾,卻又真實存在。

愛德華·洛倫茲

我希望大家能夠自行查閱一些相關(guān)的資料來更好地理解混沌理論,這里因為我自身水平的原因,很難使用簡單的文字表達出混沌的概念。即使是現(xiàn)在,在看了很多相關(guān)的內(nèi)容,進行一定的學習之后,我也很難將混沌理論消化吸收轉(zhuǎn)化為自己的世界觀。我們不是科學家,并不用把整個理論都研究透徹,只要知道大概的意思就足夠。

混沌發(fā)生的原因,及該理論發(fā)展的4個階段

混沌現(xiàn)象發(fā)生的原因是由其內(nèi)部非線性相互作用造成的。非線性在之前的文章也經(jīng)常能出現(xiàn),這里我簡單說明一下,我們的世界是非線性的。比如我今天學習2小時,并不代表我明天考試就能打多少分。學樂器的同學可能知道,在剛開始學習時進步時非常容易的,但是水平提高到一定程度之后,想要提高水平,則需要之前練習的幾倍甚至幾十倍幾百倍的時間。更多內(nèi)容可以參考我之前寫的均值回歸,不確定性,冪律分布等思維模型的內(nèi)容,都有所涉及,這里就不占用過多篇幅了。

再說一下上文蝴蝶效應的例子,一只蝴蝶扇動翅膀之后所形成微小的氣流波動,隨著某些非線性活動的影響,其勢能不斷的增強,造成了一場龍卷風。這里再舉多米諾骨牌效應的例子。

多米諾骨牌效應

就像上圖展示的一樣,我們推到第一個多米諾骨牌所使用的力氣非常小,但最后卻能讓一塊巨大的骨牌歪倒,這里用思想實驗來想象一下,我們做一個能巨大的多米諾骨牌,打倒可以把某個電視臺壓倒,前面再放上逐漸變小的骨牌,我們完全可以用一個羽毛的力量將電視臺給推到。這也是非線性中出現(xiàn)混沌現(xiàn)象的原因。

混沌理論的4個階段:

  • 圖靈數(shù)學與生命形態(tài):提出自組織
  • 別洛烏索夫的BZ振蕩反應:自組織振蕩現(xiàn)象
  • 愛德華·洛倫茲天氣系統(tǒng)無法預測:蝴蝶效應
  • 曼德勃羅集的分形理論:一切復雜源于簡單規(guī)則

有興趣的可以自行搜索了解,這里就不多說了。

啟示

簡單的條件可以得出復雜的結(jié)果

混沌理論之所以非常難以理解,是因為它非常的反人類。在學習混沌之前,我一直認為,初始類似的條件,就能產(chǎn)生類似的結(jié)果。與之相似的觀點還有簡單的條件只能得出簡單的答案。但實際上即使簡單的條件,通過相互作用,可以得出非常復雜的結(jié)果。

基于此我們能得到兩個結(jié)論,首先是一些復雜的結(jié)果,可能就是簡單的條件不斷疊加造成的。其次,即使我們了解某些原理,也不一定能夠準確預測出結(jié)果。這就好比成功學并不能帶來成功一樣。

圖靈自組織

蝴蝶效應不等價于杠桿原理

在看完蝴蝶效應之后,我第一反應就是“這好像杠桿原理一樣”,一個微小的事情可以產(chǎn)生巨大的影響,這就像一個開關(guān)一樣,我只要找到某個開關(guān),就能控制到最后的結(jié)果。這是錯誤的觀點,在復雜系統(tǒng)中微小的事情可能無法帶來任何影響,也可能帶來微小影響,也可能帶來巨大影響,這是不一定的,我們無法像杠桿原理那樣通過控制開關(guān)來控制整個系統(tǒng),要明白這兩者的區(qū)別。

蝴蝶效應

混沌不是無序和紊亂

再講混沌的之前,我講了普通人理解的混沌,是無序和紊亂的。但非線性的混沌不是無需和紊亂。一提到有序,人們往往想到周期排列或?qū)ΨQ形狀,混沌更像是沒有周期性的次序。這什么意思?舉一個忘記從哪里看到的例子,就好比一輛公交車,它是圍繞著北京的三環(huán)轉(zhuǎn)一圈,但是它的??奎c是根據(jù)司機心情的,我們能知道的就是它在三環(huán)這條線上,他不會跑到其他地方,但是每個??奎c又是隨機的,我們想要上車只能在三環(huán)上碰運氣。簡單來說只要記住,混沌現(xiàn)象是有規(guī)律可循的。具體可以查看分形方面的內(nèi)容。

分形_thumbnail.png

敏感性

混沌對于初始值非常的敏感。一個微小的變量,可能通過不斷作用最后會產(chǎn)生巨大的能量。那么對于個人成長來說我認為最具有混沌效應的事物就是讀書和學習,人的根本在思想,而讀書學習所作用的地方就在于這個“初始值”,它所帶來的改變會是由內(nèi)而外的,是徹頭徹尾的。所以我一直相信,讀書學習是能夠給我們的未來帶來非線性變化的重要手段,是知識會讓我們有了無限的可能性。

聯(lián)系就等于關(guān)系

生活上工作上,有些事情不要以為和自己沒關(guān)系,就能以事不關(guān)己高高掛起的心態(tài)看戲?;煦缋碚摻o我的啟發(fā),只要判斷事物與你是否有聯(lián)系比直接判斷是否有關(guān)系要簡單得多。舉一個工作中常出現(xiàn)的情景,某天工作我偶然發(fā)現(xiàn)了其他部門出現(xiàn)的一個漏洞,我是應該當作沒發(fā)現(xiàn)呢?還是需要采取某些行動?有些人的答案可能就是站在旁邊,不聞不問,但是假如如果因為這個問題,導致公司關(guān)閉,到那時候還覺得和自己沒關(guān)系么?

chaos

總結(jié)

非線性中的混沌與我們平時說的混沌是兩種意思,平時說的混沌代表一種無序的狀態(tài),而非線性中的混沌指的在一個確定系統(tǒng)中,其行為卻表現(xiàn)為不確定的一種現(xiàn)象。究其原因,在于我們的世界是非線性的世界。

簡單的條件也能產(chǎn)生出復雜的結(jié)果,初始值類似的條件會產(chǎn)生相同的結(jié)果的想法是錯誤的,不能用這種觀點來看待事物,比如一對雙胞胎即使兩個人的條件非常相似,長大后的結(jié)果也可能是天差地別的。

人的一輩子也像混沌理論一樣,雖然我們知道很多道理,即使我們做到了一些方法,但未來的結(jié)果是什么,仍然是有很大的隨機性的。所以現(xiàn)在的不確定是正常的,迷茫是正常的,我們很多時候的焦慮是因為不知道自己未來做什么,這種不確定性帶來的恐懼迫使我們現(xiàn)在盲目的做很多事情讓自己減少焦慮感,但是做的越多,看得越多也就越焦慮,這也是盲目追求確定性所帶來的焦慮感。

面對這些焦慮,現(xiàn)在需要做的就是慢慢地發(fā)泄,而不是給自己找一個明確的目標。不知道做什么的時候,那就讀書學習鍛煉身體,前兩件事情時可以帶來無限的可能性,而鍛煉身體則是讓可能性發(fā)生的前提。畢竟如果在事情發(fā)生之前人就沒了,再多的可能性也是虛無的。以積極樂觀的心態(tài)面對偶然的機遇,而不是過早的追求一種確定的感覺。

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