出品：科普中国
制作：中国科学院数学与系统科学研究院黄逸文
监制：中国科学院计算机网络信息中心
谈起混沌，人们总有一种神秘和敬畏感，仿佛是一种说不清、道不明的迷蒙状态。
在东方，中国古代有关混沌的传说里，以盘古于混沌中开天辟地最为著名。混沌，在古人的意识里，代表了天地未分之前宇宙模糊一团的形象。在西方，古希腊人也认为，混沌是天地未成形时横贯宇宙的物质。圣经《创世纪》写道：原始的宇宙是空虚混沌，渊面黑暗。世界由洪水和深深的黑暗组成。
混沌，在古人的世界观里，成了混乱和无序的代名词。直到20世纪70年代，随着科学和数学的重大进展，人们逐渐认识到混沌更深刻的本质——无序和有序的结合。笼罩在人们头顶数千年的迷雾渐渐被科学的春风吹散。风轻云淡之后，在一片真理的辽阔之地上，是令人目旷神怡的混沌理论和随之衍生的复杂系统。非线性动力学、蝴蝶效应、分形理论等等复杂系统的研究应运而生，不仅给数学注入了新的思想和活力，带来广阔的应用前景，更让人们愈发认识到易变性、不确定性、复杂性和模糊性才是世界运行的本质。
然而，仅仅在100多年前，牛顿的确定宇宙观还被主流的科学界奉若神明。谁也不曾预料到，一个人类历史上最辉煌的科学黄金时代即将来临，人们对世界的认识即将完成质的飞跃。
在这短短的一个多世纪里，无数杰出的科学巨匠同时涌现，前赴后继的人们在科学探索的道路上跑过了一场场艰难的接力赛。一场颠覆人们认知的疾风骤雨过后，新的学科和科学理论如雨后春笋般崛起。一个百年的科学跃迁，人们完成了对过去五千年的整体超越。受益于科学飞速发展的时代背景，混沌，也终于洗尽了千百年对人们的伪装外貌，呈现出其循规蹈矩的一面来。
1687年，牛顿在其名垂千古的杰作《自然哲学的数学原理》里阐述了其后两百年都被视为真理的三大定律。在牛顿的世界体系下，万物运动都可以用微分方程来刻画，只要给定了系统的初始条件，那么它们未来的运动都是确定的。
牛顿（图片来源于网络）?
鉴于牛顿的理论预测与现实世界的观察高度一致，欢欣鼓舞的人们开始广泛接受这个带来巨大革命的科学决定论。同时，基于牛顿体系发明的现代工具，小到录音机、电视，大到蒸汽机、人造卫星给人类生活带来翻天覆地的变化。
数学家拉普拉斯更是乐观地认为，只要知道宇宙中每个原子的初始信息，以及推动自然运动的全部力的构成和相互位置，就能预测宇宙的未来。
吊诡的是，世界从来不按照人们过度乐观的方向所发展。在拉普拉斯笃信最能展示决定论威力的天体运动中，历史无情地给出了否定的回应。
19世纪末期，大数学家庞加莱在三体问题的研究中发现了匪夷所思的现象。它不仅打破了自牛顿以来人们盲目崇拜的科学确定论，更是找到了打开混沌大门的钥匙。
?
“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。
本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。
