馴服蝴蝶：科學家利用混沌理論控制天氣

混沌理論也許是最出名的領域，因為它為我們帶來了「蝴蝶效應」。 簡而言之，流程設定中幾乎難以察覺的微小變化可能會導致結果產生巨大差異，或者，更有詩意地，“巴西蝴蝶翅膀的扇動可能會在德克薩斯州引發龍捲風。”

現在，日本理化學研究所計算科學中心的科學家們正在對這段數學原話進行測試——字面上的意思。

他們在最近的一篇文章中寫道：「控制天氣是人類長期以來的願望，如果我們知道何時何地放置一隻『蝴蝶』，我們就可以過上更好的生活，例如減少龍捲風的風險。地球物理學中的非線性過程。

「我們的目標是將『混亂的控制』應用於天氣，」作者繼續說道。 「我們的目標並不是對自然造成永久性的不可逆轉的變化，但我們希望將天氣控制在其自然變化範圍內……如果適當的無限小擾動在我們的工程能力範圍內，我們就可以在現實世界中應用這種控制。

試圖利用對天氣的控制當然不是什麼新想法——保羅·麥卡尼有句名言將一堆乾冰丟向天空例如，在 2004 年的一場音樂會期間阻止下雨，但這種方法完全新穎。 使用洛倫茲蝴蝶作為複雜天氣模式的代表，研究人員進行了觀測系統模擬實驗（OSSE）——一種電腦生成的天氣測試運行——以了解向系統引入微小變化將如何影響結果。

基本上，研究人員從頭到尾地研究混沌理論：他們不是專注於一個微小的變化並看看它對結果有什麼影響，而是選擇他們想要的結果，然後找出哪個微小的變化會導致它。

“我們成功地建立了一種新的理論和方法來研究天氣的可控性，”說研究小組的領導者是三好武政。

「基於對先前研究中使用的系統模擬實驗的觀察，我們能夠設計一個實驗來研究可預測性，假設真實值（性質）無法改變，而是我們可以改變可以改變的想法。改變了（要控制的對象）。

這只是第一步，研究人員表示，他們無意嘗試大規模控制天氣——「任何現實世界的應用都需要非常謹慎，」他們寫道，必須小心「考慮和評估」控制所造成的每一個潛在影響，並就現實世界的操作制定適當的社會、道德和法律協議。 但是，隨著氣候危機繼續增加世界各地極端天氣事件的風險，研究小組表示，他們的新方法有一天可能意味著生與死的差異。

「在這種情況下，我們使用理想的低維模型來發展新的理論，未來我們計劃使用實際的天氣模型來研究天氣可能的可控性，」武政說。

“如果實現的話，這項研究可以幫助我們預防和減輕極端風暴，例如暴雨和颱風，這些風暴的風險隨著氣候變遷而增加。”