[转帖]奇妙的混沌行为，广阔的应用前景

glise

混沌这个玄妙时髦的词汇，既奇妙又寻常。寻常的是，混沌现象就发生在我们的身边。在科学史上，天体力学上著名的三体问题，即太阳、地球和月亮构成的系统在一定条件下存在不稳定性，这是科学家发现的最早的具有混沌特征的实例。类比一下，在日常社会生活中最易懂的一例是，三角恋爱或第三者插足，他们三者也构成一个典型的混沌系统，他（她）们之间关系错综复杂，任一人的一言一行的微妙的变化，都会导致三者情绪的激烈波动，关系极不稳定，这种十分微妙的变化导致了行为特征的反复无常，也称为内在随机行为，出现“乱七八糟”的不可预测的结果，就是混沌的一大特征，正是混沌行为的奇妙所在。有趣的是，数学上华人李天岩和美国科学家约克首先一起最早发现一个著名的混沌方面的定理：“周期3则乱七八糟”，意思是说，一个系统一旦出现了“周期3”则该系统什么“乱七八糟”的行为都可能发生。可见，混沌的最大特征是对初始条件的微小变化表现出高度的敏感性，所谓“差之毫厘，失之千里”。另一个典型的例子，要算记忆忧新的“文化大革命”运动了，当时全国各地无数的“革命派”之间空前激烈的战斗，多个组织之间发生强非线性作用，因此导致了强烈的混沌运动，当时一夜之间形势瞬息万变，出现了全国性的空前混乱状态。不论是天体中的三体问题，还是三角恋爱，尤其是全球的恐怖网络系统，都可以在一定条件下产生十分复杂的无法预测的行为特征。对此奇怪特性，近代混沌的开拓者，美国著名气象学家洛仑兹用了一个生动的比喻，所谓“蝴蝶效应”，夸张地说，北京云南植物园内一只蝴蝶的翅膀的轻轻扇动，可能导致台湾海峡，甚至美洲加勒比海沿岸天气的剧烈变化，由风和日丽的晴天瞬间转变为暴风骤雨，这种仅仅“差之毫厘”的变化，导致“失之千里”的完全不可预测的天气变化，最形象地说明了混沌最奇妙的特性。由于天气的长期变化具有非周期性、不可预测的，正是大气这个混沌特征决定了天气无法长期准确预报的最本质原因。事实上，凡是存在三个和更多“元素”（基本单元）组成的系统，小到微观世界中的粒子、原子、分子等，大到宏观世界中人、单位、集团、公司、国家等，以及宇观世界中星球等，混沌存在概不例外，它是一种普遍存在的现象。显然，混沌的发现既令人惊喜，又使人烦恼。惊喜的是它揭示了绚丽多彩、千姿百态的大千世界的内在一种机制，烦恼的是它总是那么瞬息万变，充满复杂性。人们自然会提出一个问题：混沌究竟能否被控制？它有什么用处？90年代初国际上混沌控制取得了突破进展，已为混沌的应用开辟了广阔的前景，现在全世界就象一阵旋风一样刮起了混沌控制的应用研究热潮。目前应用研究已经遍及了众多领域，从自然科学发展到技术科学和工程领域。例如，利用混沌进行保密通信，美国已经利用激光混沌成功地进行了5里长的通信试验。混沌研究对原子能科技也提出了严峻的挑战。如，热核聚变中高温等离子体的混沌和湍流一直困扰着科学界和工程界，为了克服目前核裂变能存在的缺点，提出了强流加速器驱动次临界反应的洁净核能系统，但是加速器和反应堆中都存在非线性引起的混沌运动，特别是，强流质子束产生的复杂的束晕-混沌现象，可以引起严重的放射性剂量超标，如何控制混沌成为令人关注的一个课题。强激光系统由于混沌大大耗散了激光能量，导致激光功率上不高，因此非常需要进行激光混沌控制。混沌并不只要有害的一方面，相反的，有些地方混沌是非常有用，例如化工系统中利用混沌可以充分地进行两种物质的混合，而节约能源。医学工程上利用混沌医疗神经病等“动态病”，混沌控制方法在试验控制心脏病等，混沌已为生物医学工程方面探索人脑奥秘等提供了新思想和新途径。
<P>　　任何一种创新科学知识，必将导致高科技的发展，推动人类社会的进步。高科技具有突破性、创新性、战略性和带动性，成为现在科技发展的主流。混沌及其控制作为创新知识，已经登上国际科学圣堂，并正为高科技领域开辟新天地，提供新的生长点，引起国内外极大关注。核能领域通过控制强流束晕——混沌，将有效地实现洁净核能、核材料生产与增殖、放射性废物嬗变、放射性药物生产及重离子聚变等重要的应用；混沌保密通讯与混沌信息技术将增强在未来信息战中的主动权；驾驭混沌，还可以节省航天燃料，提高粒子束武器和激光的功率，她能为一些高科技产品锦上添花。总之，混沌为我们展示了广阔的应用发展前景，利用混沌必将在21世纪开花结果，造福人类。</P>

jxwscl

希望多发有关混沌及其控制的文章，上文写得不错。

amanda815

我也认为混沌其实很有潜力
有没有搞混沌保密通信的啊？
苦于找到新的方法，大家可以探讨一下啊

qsdgc

我现在做一个课题就是和分叉、混沌相联系的，有没有朋友愿意交流？

jgwang

我在做碰摩转子混沌检测方面的研究，不知与楼主是否可以交流：QQ        27409874
                                                                                                                     E-MAIL jg_wang2000@163.com

zdy

写的挺好的

gghhjj

原帖由 amanda815 于 2006-9-28 09:43 发表
我也认为混沌其实很有潜力
有没有搞混沌保密通信的啊？
苦于找到新的方法，大家可以探讨一下啊

这个我记得论坛很早意见发过一些资料，自己找找吧

zyl-jd2000

:@) 的却有前景