罕見風暴極端高溫,我們的氣候是否會走向數學臨界點

2020-12-04 如沐春風的光

對於我們大多數人來說,2攝氏度的溫度差別很小,還不足以讓你開關窗戶,但科學家警告說,隨著大氣中二氧化碳濃度的升高,可能會導致全世界的災難性後果,這樣單個可測因素的微小變化,是怎樣導致其他因素發生大量不可預測的變化的呢,答案就是數學上的一個臨界點的概念,撞球運動的基本規則是,就是它會沿著直線運動,直到撞到壁上,會有一個與進入角度相等的反彈角,為簡單起見,我們假設沒有摩擦,所以球可以無限期地保持運動,讓我們來看看在一個完美的圓形桌子上只有一個球會發生什麼,讓我們來看看在一個完美的圓形桌子上只有一個球會發生什麼,隨著球被擊中並開始按照規則移動,會形成一個平滑的星形圖案。

如果我們在不同的位置或角度開球,圖案上的一些細節就會受到影響,但它的整體形式保持不變,我們能在球運動之前就預測它的路線,僅僅簡單依靠開球的條件,但如果我們做了一個小改動會發生什麼,我們將桌子分成兩半,並沿頂部和底部插入兩個小直邊,我們會看到,隨著球從平整的邊彈出,它開始在整個桌上運動,它同樣遵循著桌球的運動規律,但是運動的結果就不再是我們認識的模型了,我們只改變了一小點約束條件,在這個系統運行的過程中,在這個系統運行的過程中,我們就改變了這個桌球的運動模式,從可以預測的、穩定的運動,到混亂的、不受控制的運動模式,因此創造了一個數學家數學家稱作無序運動模型的東西。

變成了無序運動,對於複雜的地球氣候問題,我們能從這個簡單的例子中得到什麼啟發呢,我們可以把桌子的形狀比作大氣中二氧化碳的水平,我們可以把桌子的形狀比作大氣中二氧化碳的水平,和地球的平均溫度,在這個桌球運動或說是氣候變化的模型中,這兩者是影響這個系統表現的條件,在過去的一萬年中,相當恆定的二氧化碳大氣濃度,化碳在大氣中的當量集中在百萬分之二百七十左右,以此保證整體系統保,這對於人類的生活相當規律和適宜,但現在二氧化碳水平達到了百萬分之四百左右的水平。

而且在下個世紀可能達到五百至八百,在接下來的一個世紀裡,我們可能會達到一個臨界點,那時,在全球平均溫度範圍內一個小的附加變化,與改變桌子的形狀有同樣的效果,導致非常危險的氣候變化,出現更多難以預測的極端的、激烈的天氣事件,可預測性較低,最重要的是,越發不適宜人類生活,數學家詳細研究的假設模型,可能與我們的實際情況有所不同,但是它提供給我們一個思考的框架和方法,這可以用來幫助理解現實世界中更複雜的問題,在這種情況下,理解在系統中一個微小的條件變化,怎樣導致一個更大的影響,讓我們提高預測危險的能力,那些僅用我們的感官不能鑑別的,因為一旦我們看到這個結果,那時已經太遲了。

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