自 20 世紀 90 年代初以來,無論是書籍還是電影,都產生了巨大的影響。 本月,這部電影即將上映 30 週年,不可能不重新審視它的主題。 其中,有一個人物可能顯得有些格格不入:混沌者伊恩‧馬爾科姆。 為什麼邀請他參觀公園? 搖滾明星是什麼數學家混沌者和恐龍有關係嗎? 但與混沌理論相關的想法是貫穿本書和電影的一條重要的敘事線索,而傳遞這個想法的是馬爾科姆博士。
艾倫·格蘭特博士和埃莉·薩特勒博士將滅絕的動植物專業知識用於審查正是馬爾科姆博士在混沌和複雜系統方面的專業知識為他贏得了預覽之旅。 當他踏上小島時,他認為侏羅紀公園是一個注定會失敗的系統,因為有太多不可預測的變數。 他在那裡挑戰這個系統內控制和掌握自然的想法。 「生活,呃,總能找到出路」之類的爵士樂。
什麼是混沌理論?
首先,我們來談談。 這是對系統中明顯隨機或不可預測的行為的研究——這些系統對初始條件高度敏感,並且不會像鐘擺那樣以週期性模式穩定下來。
「『混沌理論』這個詞有點用詞不當,因為我們沒有一個混沌理論。惠頓學院物理學和哲學教授羅伯特畢肖普 (Robert Bishop) 告訴 IFLScience: 。
「即使初始條件發生最小的變化,模型的非週期性行為也會迅速偏離原始行為。 因此,對初始條件最輕微變化敏感的非週期行為通常被科學家稱為混沌行為或混沌動力學,」他繼續說道。
「這就是我們在『混沌理論』標題下提到的,因為科學家發現這種複雜的行為出現在物理、化學、生物學和經濟學等不同領域的模型中。我們在現實世界的系統中看到了它就像細胞和天氣一樣不同。
一隻蝴蝶扇動翅膀
所以混沌系統並不是純粹的隨機性。 可能存在潛在的模式、回饋循環和自組織。 馬爾科姆博士給出的最好的例子之一是。 這個想法是非線性系統中某物狀態的微小變化可能會導致其他地方的狀態有更大的變化,就像地球一側的蝴蝶扇動翅膀,在其他地方變成了颶風。
天氣也是混沌系統的一個標準例子。
“天氣預報非常依賴其初始條件,因為它是一個非常非線性的系統。” 克雷格·波庫(Craig Poku)博士告訴 IFLScience,他曾是一名大氣科學家,後來轉為資料科學家。 「這意味著,當它開始隨著時間的推移而演變時,你最終將難以準確預測未來。你走得越遠,它就會變得越複雜。”
我帶來了科學家,你帶來了搖滾明星。
約翰哈蒙德,侏羅紀公園
混沌與複雜系統
「電影中對[混沌理論]的描述非常簡單。 一般來說,混沌理論是一個相當複雜的想法,很難向非專業觀眾解釋。 因此,考慮到這一點,我也可以理解他們對此的限制,」Poku 博士告訴 IFLScience。
Bishop教授也對故事中所描述的概念中的一些混亂,混合著混亂和複雜性有自己的思考。 混沌系統具有對初始條件的最小變化敏感的非週期性行為。 相反,複雜系統可以週期性地表現,但這些週期性行為是在初始條件發生最小變化時變化的行為。 這是一個微妙的差異,但在數學中很重要,我們經常將兩者結合起來,因為許多我們無法很好預測的系統既混亂又複雜。
混亂的一個例子是馬爾科姆在吉普車上向薩特勒博士演示的使用一滴水的混沌理論的討論。 他將一滴水滴到她的手背上,並詢問她認為水滴會滾向哪個方向。 然後他重複這個實驗。 水滴落在指關節上,並且由於以下原因,每次都會向不同的方向移動:微觀的皮膚的瑕疵。 然而,這是一個系統的例子,它表現出對初始條件的敏感依賴性,但它不是關於混沌,而是關於複雜性。 這與本書更廣泛的主題一致。
「馬爾科姆的觀點是,生物學是如此複雜,就像沒有人可以預測水滴會以哪種方式從指關節滾落一樣,沒有人可以預測用青蛙DNA 代替恐龍DNA 中的空白會發生什麼, 」Bishop 教授告訴IFLScience。
馬爾科姆立即意識到侏羅紀公園將會失敗,眾所周知,他是對的。
電影,呃,找到方法
在麥可克萊頓的小說中,馬爾科姆闡明了混沌和數學的複雜概念,但電影很好地濃縮了這一點,他扮演的科學家角色透過公園的魅力看到了現實和災難迫在眉睫。
「複雜性和混亂性之間的不確定性下的行動/預測有很多相似之處,我不確定忽略這兩者是否會造成任何傷害。 科學家和數學家可能會有點畏縮(這是大多數人的典型特徵)),但我們仍然明白要點並喜歡這部電影,」畢肖普說。
事實上,美國太空總署科學家投票侏羅紀公園這第七位最科學精準的電影曾經製造過——但它們為美國宇航局工作,所以我們去了,你可以聽。
馬爾科姆博士可能沒有在大螢幕上深入探討混亂和複雜之間的微妙差異,但他很好地向我們介紹了這個引人入勝且影響深遠的理論。 Poku 博士、Bishop 教授和 IFLScience 團隊都一致認為,Jeff Goldblum 是扮演 Ian Malcolm 的最佳選擇,而且這是一個恆定的結果,任何初始條件都無法左右。