1704436784
然而,并不是每个人都收听气象预报。约有80000名(几乎占据当时该市总人口的1/5)新奥尔良人没有来得及撤离,其中1600人失去了生命。对幸存者的调查显示,2/3的人没想到这次风暴会那么严重,其他人则说当时已经被混乱的撤离秩序搞晕了。尽管梅菲尔德和其他政府官员苦苦哀求,市长雷·纳金还是等了24个小时才下令强制撤离。还有一些居民,如穷人、老人或是看不到新闻的人,即使曾经想过撤离,最终也没能逃过这一劫。
1704436785
1704436786
本书中成功预测的故事之一就是气象预报,人与机器通力合作,使得我们能够了解,有时还能预测到大自然错综复杂的奥秘。然而,能够预测自然规律并不意味着我们可以改变它。如果没有人愿意相信预测,那预测也就没有什么意义了。卡特里娜飓风就是有关人类才智与失误的故事。
1704436787
1704436788
我们真能准确地预测天气吗?
1704436789
1704436790
科罗拉多州博尔德市的美国国家大气研究中心(NCAR)有几个超级计算机实验室,它们会自己制造天气:有时炎热,由国际商业机器公司(IBM)公司蓝火超级计算机每秒进行的77万亿次运算会产生大量的辐射能;有时多风,所有的热量都需要被冷却,以免预测天气的能力突然丧失,所以,会有几个高压风扇一直向计算机供氧;有时还很聒噪,风扇的噪声很大,而这些运行的声音正是衡量这些装备是否安全的标准。
1704436791
1704436792
蓝火超级计算机由11个小匣子组成,每个小匣子大概2.4米高、0.6米宽。在匣子的边缘,有一条亮绿色的赛车条纹。在匣子的后端,和你想象中的一样,大量缆线交错,连接着机器的主干,蓝色的指示灯一闪一闪。从匣子的前面看,它们的形状大小与便携式马桶差不多,只不过多了一个带有银色把手的门。
1704436793
1704436794
理查德·罗夫特博士是美国国家大气研究中心技术发展部门的主管,他负责监督超级计算机实验室的运行。我与罗夫特博士聊天时说:“这些计算机看着有点儿像马桶。”
1704436795
1704436796
气象领域的人已经习惯了这些玩笑。出演《抑制热情》的拉里·戴维就指出,气象专家有时在没有雨的天气也会预测有雨,好像只有这样做才可以在高尔夫球场上领先别人一样。政治广告常以天气打比喻,象征对手在某些问题上总是出尔反尔,以此攻击对手。大部分人认为,气象预报员其实并不怎么擅长预测工作。
1704436797
1704436798
事实上,看看那些正在运行中的计算机,想想所有这些操作是不是压根儿没用:计算机就能预测天气?还是它们仍然无法告诉我们明天会不会下雨?
1704436799
1704436800
罗夫特看上去并不满意预测现状。改良的计算机运算能力并没有明显提高对地震和经济形势的预测准确率。但是,气象学领域已经取得了许多显著的进步,罗夫特的超级计算机就是功臣之一。
1704436801
1704436802
气象预报简史
1704436803
1704436804
回到办公室之后,罗夫特对我说:“请允许我偏离正常的飞行计划。”罗夫特很幽默,想法古怪离奇,很像电视剧《办公室》里面的德怀特·斯格鲁特,只不过他更有自知之明。罗夫特说,有史以来,人们一直在试图预测自己周边的环境。“早在查科峡谷或是巨石阵形成的那个时期,人们就已经认识到自己可以预测一年当中时间最长和最短的一天,可以预测月亮的运动轨迹。但仍有一些事情古人无法预知,如来自某种动物的伏击或洪水和雷阵雨的突然袭击。”
1704436805
1704436806
现在,提前几天预测到飓风是很平常的事,但是气象学发展成为科学的过程并非一帆风顺。几个世纪以来,气象学发展都处于停滞状态。被称为“天文学家”的巴比伦人做出的气象预报,被刻在石碑上保留了6000多年。然而,最终他们还是归顺了宁吉尔苏。亚里士多德写过一篇关于气象学的论文,提出了一些可靠的直觉感知,但不过是浅尝辄止。而仅在过去的50年前后,随着计算机的发展,气象学才取得了一些真正的进步。
1704436807
1704436808
你可能认为气象预报运用不到玄学知识,但是预测天气这一思想却引起了关于预定论和自由意愿的长期争论。罗夫特问我,“是万物天注定呢,还是万物人注定呢?这是人类最基本的问题,而且这两种思潮确实存在。”
1704436809
1704436810
罗夫特继续说道,预定论来自圣·奥古斯丁和加尔文主义,基于他们的哲学理论,人们也许有能力预知未来,但却无法改变未来,所有事都要顺应上帝的旨意。“这与耶稣和托马斯·阿奎奈信仰的自由意愿相悖。这是一个有关世界可预知与不可预知的问题。”
1704436811
1704436812
在启蒙时代和工业革命时期,关于不同事物可预知性的争论就已经开始了。艾萨克·牛顿的经典力学理论似乎证明了宇宙的高度有序性和可预知性,并且遵守相对简单的物理定律。几个世纪以前,科学进步、技术进步和经济进步就像是天方夜谭,而随着“人定胜天”思想的兴起,这些进步意识开始出现了。预定论也成了一个新思想的一部分,这个新思想就是科学决定论。
1704436813
1704436814
科学决定论表现为多种形式,但仍无法与法国天文学家、数学家拉普拉斯的观点相提并论。1814年,拉普拉斯做出以下假设,后来这些假设被称作拉普斯的恶魔:
1704436815
1704436816
我们可以把宇宙的现状看作其过去已经发生的事情和未来可能发生的事情共同影响的结果。假设我们具备一种理解能力,能在某一个特定时刻认识到使大自然运动的所有力量,能够知晓构成大自然的所有事物的位置。若这种理解能力足够强大,可以对所有这些数据进行分析,就必然能够用一种最简单的公式或准则涵盖这个宇宙中最大的星体和最微小原子的所有运动。有了这种理解能力,就没有什么是不能确定的,未来和过去都能尽收眼底。
1704436817
1704436818
若对现在的情况(构成大自然的所有事物的位置)有充分的了解,对统治宇宙的定律(使大自然运动的所有力量)了如指掌,我们就应该能够做出完美的预测(未来就会像过去一样呈现在我们眼前)。宇宙中所有粒子的运动跟台球桌上那些球的运动一样,是可以预测的。拉普拉斯坦言,人类可能还不具备这样的预测能力。但是,如果人类足够聪明(或是有一台高速计算机),还是可以对天气或其他所有事物进行预测的,这样我们就会发现,大自然本身是多么完美。
1704436819
1704436820
拉普拉斯的恶魔存在的200年里,对它一直争议不断。与决定论者争论的是或然论者。或然论者认为,宇宙可知性成立的条件是,承认一定程度的不确定性的存在。最初的或然论几乎都是认识论范式,认识论断言,人类认识宇宙的能力有限。近期,随着量子力学的发现,科学家和哲学家开始怀疑宇宙自身的运行是否也存在概率。当你仔细观察时会发现,拉普拉斯试图识别的粒子呈波状运动,似乎没有固定的位置。如果一开始就无从得知某物在哪里,你又何以预测它将去向何处呢?显然做不到。这是理论物理学家沃纳·海森堡提出的著名的“测不准原理”(又称“不确定性原理”)的基础。物理学家以各种方式来解释“测不准原理”,但这一原理表明,照字面意思来看,拉普拉斯的假设就不可能正确。如果宇宙本身是杂乱无章的,那么根本就不可能存在完美的预测。
1704436821
1704436822
幸亏在研究天气方面用不到量子力学,而只涉及分子(而不是原子)层面,分子体积相对较大,不会受到量子的影响。此外,很长一段时间以来,我们对基于化学和牛顿物理学的天气研究一直都非常熟悉。
1704436823
1704436824
那么,将拉普拉斯的恶魔修正一下会怎样呢?如果我们知道地球大气层内每一个分子的位置——比起了解宇宙中每一个原子位置的要求,这个要求低得多——我们能否做出完美的气象预报呢?或者说,天气本身也存在一定程度的不可测性吗?
1704436825
1704436826
用矩阵来预测天气
1704436827
1704436828
对天气状况进行单纯的统计预测,早已成为可能。假设今天下雨,那么明天也下雨的可能性有多大呢?气象学家可以查看数据库里有关过去下雨的实例,或者查看较长时期内下雨的概率的平均值,如3月份的伦敦基本有十一二天都在下雨,进而得出答案。
1704436829
1704436830
问题是,这类预测的用处并不是很大,因为它们不够精确,无法告诉你是否需要带伞,更不用说预测飓风的路径了。所以,气象学家一直在寻找其他形式的预测。气象学家需要的是栩栩如生的预测模型,能够逼真地模仿自然界天气变化的过程,而这些是统计预测做不到的。
1704436831
1704436832
然而长期以来,我们预测天气的能力远远落后于对天气的理论研究。我们知道如何解方程式,并且能得出正确的结果,但是我们却无法使用方程式计算大气层里的每一个分子,我们能够做到的,只是给出近似值。
1704436833
[
上一页 ]
[ :1.704436784e+09 ]
[
下一页 ]