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唐山科技馆网上系列展览——混沌摆

授课老师:唐山科技馆

视频来源:唐山科技馆TSSTM

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混沌是指确定性动力学系统因对初值敏感而表现出的不可预测的、类似随机性的运动。原始含义是宇宙初开之前的景象,基本含义主要指混乱、无序的状态。作为科学术语,混沌一词特指一种运动形态。


混沌摆是一种特殊的摆,具有不规则的运动规律,能够展现出混沌状态。


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混沌现象是非线性系统中最有趣的一种情况,因为它有以下几个特点:

1、介于有规律和无规律之间,混沌摆看似在进行有规律的摆动,但每次摆动的规律都略有不同,对混沌系统的预测很难使用系统方程求解进行,因为方程非常复杂,但是可以对震荡的规律进行研究和预测。例如大气的运行,很难找到阳光,地球自转,人类活动与西伯利亚冷空气南下的关系,但是寒潮南下总是有一定周期性的,每过一段时间南下一次,而这种周期的时间长度和寒潮的温度又在变化。

2、蝴蝶效应,你一定听说过这个词。这次以混沌摆举例,同一个混沌摆的两次实验中,混沌摆的初始位置做很小的修改,摆动的结果将会大不相同,甚至人手操作的误差导致无法实现两次相同的摆动。而其他系统,稍微改变输入,输出的变化往往不大。


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