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在普罗大众的印象中，一只蝴蝶翅膀的震动，可能导致一场海啸，这就是蝴蝶效应。而理论物理学博士张天蓉撰写的《蝴蝶效应之谜：走近分形与混沌》一书，作为一本仅16万字、文理兼容的科普读物，却详细介绍了人们耳熟能详的蝴蝶效应背后的科学原理。全书分为6篇，主要议题包括美哉分形，奇哉混沌，分形天使处处逞能，天使魔鬼一家人，混沌魔鬼大有作为以及一生二、二生三、三生万物。作者带领我们从美妙动人的分形到神秘莫测的混沌，探究科学规律的内在之美，发现无序中的有序。古语云：授人以鱼不如授人以渔。作为科普书，介绍知识固然重要，传授科学研究方法更为重要，本书极力体现出这一宗旨。身为热爱科普的学者，在保持科学严谨性的同时，其文风深入浅出，趣味盎然，深受读者喜爱。饶毅在"科学可以很有趣"为题的序中指出：虽然科学进入中国已几百年，但恐怕还很难说中国是一个普遍理解科学的国度。如果科学真深入了中国文化，就难以解释为什么即使是今天，国人还经常误读科学，甚至在极端少数人推动下，出现反科学的思潮。因此，由内行介绍科学非常必要。对爱好科学的年轻人而言，最需要知道的绝非科学发现的结果，而是新思想的灵感来自何处？本书不仅介绍了那些耀眼的新思想，更是让读者了解发现新思想的原动力。张天蓉不仅把科学讲得很透彻，而且用轻松有趣的语言，加之通俗生动的图解，诠释了深奥难懂的科学理论，使不同领域的有识之士都能领悟到数学及物理学的无穷魅力，或许有助于改善很多国人只注重科学的功用而不欣赏科学趣味之问题。有鉴于此，这本集科学性与文学性于一体的科普佳作，值得爱好科学、崇尚智力、推崇理性的有识之士开卷一阅。

先哲坦言：为什么世界这么美丽，因为我眼睛看到的都是分形。分形是大自然的基本存在形式，从漫长蜿蜒的海岸线，到人体大脑的结构，分形无处不在，随处可见，在美得像天使一样的分形中人类有惊人的发现。"混沌理论"最早起源于物理学家的研究，但却不是正统物理学或数学理论的范围，仅可算是在许多领域都能应用的边缘学科。近年来，混沌理论在许多领域得到迅猛发展，以其千姿百态的分形和难以捉摸的蝴蝶效应，令人感到一种缥缈虚幻的玄妙和一丝扑朔迷离的诡异。自然现象就其本质来说是复杂而非线性的，因此混沌现象是大自然中常见的普遍现象。混沌现象的发现是科学界的一大革命，它让人们从另一个视角来看待世界。分形与混沌是相通的，混沌实际上可以被看作是时间上的分形。无序产生有序，有序又过渡到无序。一生二、二生三、三生万物，在混沌中潜藏着深奥的哲学思想。本书正是从物理的角度入手，应用通俗易懂的语言和娴熟的数学技巧剖析混沌的本质，然后推而广之，述及混沌在其他各学科的应用。作者首先描述了各种分形的基础知识和特性，介绍了自相似性及分数维的概念。然后，依据混沌现象发展的历史，借助大量切题的图形解说，通过讲述混沌相关的研究案例以及科学史上的各种名人轶事，将读者带入神奇混沌理论的广阔天地。随后，再进一步通过对一个简单混沌系统的探讨，详细介绍分岔理论和稳定性等概念。通过逐步地递进，诠释了分形和混沌在各个领域的应用及其前景、分形和混沌的关系，以及与分形混沌密切相关的非线性科学。作者通过混沌提醒我们，人生始终存在不确定性，你根本找不到一个精确的参数以控制未来。或许，活在当下才是生活的真谛。

回溯历史，一颗马蹄钉跌倒一个王子，一个王子输掉了一场战争，一场战争失掉了一个王国，从而改变了整个世界，看似"风马牛不相及"的事物之间到底蕴涵着怎样的规律？20世纪60年代，美国气象学家洛伦茨首创"蝴蝶效应"一词，它的原意是指气象预报对初始条件的敏感性，即初始值上即使很小的偏差，也能导致巨大的结果偏离。例如，1998年太平洋上出现的"厄尔尼诺"现象，就被认为是大气运动引起的蝴蝶效应。实际上，我国古代的一些著作中早就提及蝴蝶效应的现象，并将其应用到多个领域，"失之毫厘，谬以千里"就是其典型代表。蝴蝶效应一词也引发众多文人的无限遐思，多次被用于科幻小说和电影中。张天蓉认为，也许如此比喻有些哗众取宠和言过其实，但它确实击中了结果对初始值可以无比敏感之精髓。时至今日，蝴蝶效应中究竟隐藏着什么科学奥秘？它涉及哪些学科领域？这些领域的历史、现状和未来如何？人们为何造就出这个奇怪的术语？其中所涉及的科学思想和概念与人们的日常生活真有关系吗？这些概念在突飞猛进的高科技发展中有何用处？如何应用？正是从无数个疑问出发，作者采用引人入胜的讲故事方式，带领读者轻松愉快地走近科技世界中最美妙神奇的一个角落，为我们诠释了数学和物理百花园中分形和混沌理论这两朵美丽的奇葩，揭示出蝴蝶效应之奥秘。作者不仅认真严谨地诠释科学，还煞费苦心地重点介绍了科学家在作出重大发现时的心路历程，从而激发读者的好奇心和创造力。

作者指出，一本好的科普读物，不仅介绍已有的知识，也能回顾历史的争议，启发未来的突破。引领任何学科发展的从来都是伟大的思想，而不是繁琐的公式，即便数学也是如此。古人云：他山之石，可以攻玉。美国数学家曼德勃罗创立了跨学科的分形几何，他用这块小石头，敲遍了各学科中与其相关的难攻之玉，不愧为改变人类认知的里程碑式人物，被誉为分形之父。不可否认，每个人都用自己的方式来理解世界，各专业对分形的认识也许大相径庭，但对这种新型科学的热情却是一致的。时至今日，如果不了解分形，不能算是一个科学的文化人。1975年，美国数学家约克对混沌赋予了科学的定义，用以描述某些系统长时期表现的奇怪行为。在分形中，无限次迭代后的行为就相当于混沌理论中所说的长期行为。无限次迭代就是生物中的代代相传，有继承自相似性的遗传，也有因随机偶然因素而引起的变异，一代又一代绵延下去。曾几何时，牛顿主义的因果律和机械决定论认为可以精确预测世界。然而，量子物理和相对论的发展，打破了经典力学的天真。量子力学的规律揭示了微观世界的不可预测性，混沌理论则从根本上否定了事件的确定性，把非决定论推至成熟，即混沌能产生有序，有序中也能产生随机的、不可预测的混沌结果。即混沌理论揭示了有序与无序的统一、决定性与随机性的统一，使得决定论和概率论这两大长期对立、互不相容的对于统一的自然界的描述体系之间的鸿沟正在逐步消除。有人将混沌理论与相对论、量子力学同列为20世纪最伟大的三次科学革命，认为牛顿力学的建立标志着科学理论的开端，而相对论、量子物理、混沌理论三大革命的完成，则象征着科学理论的成熟。

科学之目的就是要放眼未来并解释世界，其宗旨之一是要用简单的规律来描述复杂的大自然。对天体运动的观测和研究，算是人类最早从事的科学活动。人们在观念上总是容易被成熟和权威的理论所束缚，预测未来总是比探讨过去更具诱惑力和实用性，因此研究未来的学者更受人尊重。科学是文化艺术的精髓，人们一般不会否认艺术与数学的关系，但如果说音乐与数学相关，很多人会很迷茫。作者认为，在音乐发生的初级阶段，它就与数学有着亲密的血缘关系。毕达哥拉斯认为"数"是世界万物的本源，包括音阶序列；音阶更多源自推理，而不完全是人耳分辨的纯粹"自然"结果。感性让人自然，理性使人智慧，理性与感性的结合构成完美。既然分形无处不在，当然也存在于音乐大师的作品中，我们经常听到某个旋律反复出现而又变化多端。也许正是这种相似性和随机性的和谐结合，既相似又随机，互相渗透，穿插其中，才使音乐给了我们艺术的美感和无穷的想象空间。研究表明，莫扎特的音乐简单而纯粹，可以提高孩童们的注意力，激发其创造力。分型概念除了用于音乐之外，其他如绘画、雕塑、建筑设计中也是比比皆是。科学与技术总是相辅相成，互相推波助澜。科学始于探索，技术立足于应用。探索能发现自然之美，应用则创造人工之巧。美的事物必能找到应用的途径，而新颖的技术构思又总是能反射出理论的光辉。如今分形之美与计算机显示技术之新成果息息相关，交相辉映。作者坦言：科学发现不是从学习教科书开始，而是从提问、观察开始。它的机遇稍纵即逝，容不得半点犹豫不决。