吕建华
智者的低吟:混沌之父-洛伦兹(Edward Lorenz)
2018-12-30 12:58
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智者的低吟:混沌之父-洛伦兹(Edward Lorenz)

麻省理工学院地球、大气和行星科学系把Lorenz的所有出版作品都放在网上,以方便感兴趣的读者查阅:http://eaps4.mit.edu/research/Lorenz/publications.htm 。根据我不完全的统计,洛伦兹一生近一百篇正式发表的作品中,仅有两篇各有一位合作作者,其余都是他独立完成的。尽管他终生在MIT任教职、做研究,就我所知他带的博士生很少,而和学生合写的文章可能只有一篇。[按照现今严苛的评价体系,他应该被开除教职吧?]

 这样独特的发表履历正是洛伦兹独特个性和独特研究风格的反映。关于他的个性,他的年轻同事,著名热带大气动力学家Kerry Emanuel在为美国国家科学院撰写的洛伦兹传略中这样描述:“a gentle, quiet soul, almost painfully shy and modest to a fault.”而洛伦兹一生几乎全部独立的研究工作,也正符合他如此“gentlequietshymodest”的个性。

 如果再进一步,一个人若能深入研读他的作品,则一定会感受到他研究和语言的独特风格。细读他文章和著作,他思想的深度和语言的凝练所到达的程度,往往让有心的读者感到震惊。洛伦兹本人并不是一个行为乖张的怪杰式天才,在生活中和同事眼里他是以“沉静、温和、害羞和谦逊”的方式而存在着的。而他最了不起的成就,后来被称为“混沌”理论并以蝴蝶效应著名的“确定性流的非周期解”也是以同样的方式,在一个不起眼的地方(Journal of Atmospheric Sciences,美国气象学会的大气科学杂志)悄悄提出的。这一工作要在沉寂了十多年以后,才引起了人类观念革命的海啸。而他本人,依然继续着他一贯的“智者的低吟”式的风格,思考着大气运动和气候的可预报性问题。曾经有同行在文章里说,洛伦兹的想法很可能是错的,但只要他写了文章,哪怕有不同的意见,同行们也必须认真思考洛伦兹为什么会这么认为。还有什么能比这更好地说明他思想的深度呢?

 洛伦兹这种“智者的低吟”式的风格体现在他几乎所有的作品中。这里举一个很好的例子,也就是他应世界气象组织之邀撰写的理论名著“大气环流的性质和理论”一书的第一章“问题”(The Problem)。尽管在他写这本书的时代(1967年),大气环流的理论已经得到相当的发展,他却以引用George Hadley于1735年的一句话开始:“ I think the causes of the General Trade-Winds have not been fully explained by any of those who have wrote on that Subject” , 紧接着以哈姆雷特“to be or not to be that is the question”式连续的自我设问和反诘展开整章内容,并为全书定调。对大气环流理论有一定程度了解的读者,一定会对他如此提出问题的方式和深度而感到震撼。在接近本章结尾的时候,他这样说道:“ Possibly the relevant systems derivable in this manner are intractable. We feel, however, that the current failure to have obtained a qualitative explanation through this procedure must be attributed mainly to failure to have exploited the procedure.读到这里,你是不是会怀疑前面成百上千的研究又所为何来?这也正是他在文中所接着问的问题。从而他的整本书,不过是对大气环流连定性解释都算不上完备的工作的总结而已。还能有比这更悲观的说法吗?

 但这与其说是悲观,毋宁说是洛伦兹的极端严谨和谨慎而已。一方面这可能和他早年在纯粹数学方面所受的训练有关,另一方面也是他自觉的选择。1991年他获得京都奖(Kyoto Prize)的基础科学奖, 在回答提问时(http://eaps4.mit.edu/research/Lorenz/Miscellaneous/Kyoto_questionnaire.pdf),他给年轻科学家提出的第三条建议是一定要寻找属于你个人的问题(“ Finally, be sure that it is a problem for you personally. ” )。他这样说道:

“Abilities differ,and some persons will do better with a problem that requires one approach, while others are better suited for problems that yield to other approaches.  ”  尽管他很谦逊地说他给出的三条建议未必是本质性的,但它们可能是非常有好处的 (“A sincere belief that the problem is relevant and tractable and a genuine enjoyment of work devoted to this problem may not be essential, but they can be extremely helpful”)。这不也正是他一生科学探索的写照吗?

 半个多世纪又已经过去,对大气环流的理论解释已经有了更多的发展。但我们有把握说一个完整的理论或解释就已经存在了吗?洛伦兹的疑问就已经解决了吗?恐怕答案是否定的(http://blog.sciencenet.cn/blog-3360191-1074421.html )。 只是,在这样一个技术突飞猛进的时代,当人们普遍期望着人工智能超越人类智能的奇迹,还会有人关心洛伦兹的沉思和低吟吗?但无论如何,只要人类对智力美感的追求还没有丧失,就一定会有人记得Lorenz对年轻一代科学家在研究中追求个性的建议。

 


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