混沌学浅议_霍剑

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近代自然科学家特别是物理学家在探索自然规律的科学实 践过程中,一直忽略无序的存在。而存在于大气、海洋湍流、野生 动物种群数的涨落以及心脏与大脑的振动中的自然界的不规则 方面,不连续、不稳定方面,一直都是科学的难题。与近代科学不 同,上个世纪 70 年代,美欧少数科学家开始找到了无序的门 径—— —开创了混沌学。二三十年间,这门新兴学科在理论概念及 实际应用上迅速发展,已渗透到各个学科和领域。混沌是非线形
Risks in Audit
SHI Ruifang
ABSTRACT: Based on actual experiences,the paper explains the risk prevention in audit from the concept,forms and preventive
measures of the risks.
然而,洛伦兹的观点在当时并未引起广泛的注意。1975 年, 在洛伦兹观点的启发下,李天岩和约克教授发表了一篇《周期 3 意味着混沌》,这篇文章中,他们正式提出了混沌一词,并由著名 生态学家梅(May)的宣传,“Chaos”一词才慢慢为广大学者所认 识,后经由费根鲍姆(Mitchell J.Feigenbaum)对倍周期分叉进入 混沌的道路的发现及曼德尔布罗特 (Mandelbrot) 提出的分形 (fractal) 的观念来描述欧几里德几何所不能描述的一大类复杂 无规则的几何对象,使奇怪的吸引子有了对应的数学模型。所有 这些努力使混沌理论的研究在上世纪 80 年代后成为了热点。 2 混沌运动的具体机制
KEYWORDS:audit;risk;preventive measure !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
·ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ15 ·
山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY
2012 年 第 27 卷 第 5 期
小数所得的气象模型大相径庭,变的完全不同。产生这一现象的 原因在于,气候变化十分复杂,预测天气时,输入的初始条件不 可能包含所有的影响因素,通常是用简化的方法,即忽略次要因 素,保留主要因素,但恰恰是那些被忽略的次要因素对预报的结 果产生重大的影响,从而导致错误的结论。在澳大利亚的一只蝴 蝶偶然扇动翅膀所带来的微小气流,几周后可能席卷北美佛罗 里达洲的一场龙卷风。这就是混沌学中著名的“蝴蝶效应”,也是 最早发现的混沌现象之一。
参考文献 [1] 詹姆斯·格雷克.混沌学传奇[M].卢侃,孙建华,译.上海:上
海翻译出版公司,1991. [2] 吴祥兴,陈 忠,等.混沌学导论[M].上海:上海科学技术文
献出版社,2001. [3] 朱 民,林 茂.化学混沌与化学振荡[J].化学教学,1998
(5). (英文摘要下转第 19 页)
到了近代,自然科学开始按不同学科靠实验和分析把握自 然界的各个部分。从伽利略,到牛顿完成,牛顿的万有引力定律 成为近代自然科学的统一基础。近代自然科学的世界图景及方 法论特点便是机械唯物论。然而,科学的视野也更多甚至全部被 限制到了自然界的局部和线形、连续性、光滑性、有续性问题方 面,其典型的思维模式便是:首先认为事物一定有一个确定的答 案,并能为我们所认识,同时,大的、复杂的事物可以分解为小 的、简单的事物分别加以分析研究并进而来说明大的事物。难怪 伟大的法国数学家和自然哲学家拉普拉斯曾骄傲地宣称:只要 人们找到一个无所不包的宇宙方程,而且也知道宇宙的一切初 始条件和边界条件,那么,宇宙过去或将来的一切状态都会昭然 若揭。 1.2 混沌开创新科学
在一定条件下,如果系统的某个状态既可能出现,也可能不 出现,该系统就被认为具有随机性。通常人们将随机性的根源归 结为来自系统外部的或某些尚不清楚的原因的干扰作用,认为 如果一个确定性系统不受外来干扰,它自身是不会出现随机性 的,这称为外随机性,但是外随机性的观点是经不起分析和实践 验证的。对某些看来完全确定的系统进行数学模拟时发现,它们 能自发地产生出随机性来。在原来完全确定的系统内部竟产生
混沌学的出现修正了科学所描述的自然图景,人们原来限 于简单系统的观念发生了革命性的转变,使人们更清楚地认识 了简单与复杂、确定与随机的内在联系。
混沌一词译自英文“chaos”,“chaos”一词源自希腊文,原意 是指先于一切事物而存在的广袤虚无的空间。人类自古便有混 沌这一概念,《易乾凿度》上讲:“气似质具而未相离,谓之混沌”; 《庄子》内篇七末尾上讲:“中央之帝为混沌”;《旧约》开卷第一句 话便是“起初神创造天地。地是虚空混沌,渊面黑暗;神的灵行在 水面上”。然而给混沌下一个确切的定义却并非一件易事。诺贝 尔奖获得者,物理化学家普里高津(I Prigogine)及其同事斯坦格 (I Stengers)的力作《从混沌到有序》研究了许多无序系统自发地 获得有序结构的方式,如无定型的液体如何在冷却时固化形成 精致的晶体。数学家维纳(N.Wiener)用这个单词“chaos”来强调 说明诸如一群随机分布的气体分子或云中杂乱无章的水滴群这 样的系统。可以肯定的是目前存在多种新的混沌的定义。在这 里,我们试图将混沌理解为它是一种确定的系统中出现的无规 则运动。混沌理论所研究的是非线形动力学混沌,目的是要揭示 貌似随机的现象背后隐藏的简单规律,以求发现一大类复杂问 题普遍遵循的共同规律。洛伦兹曾经指出,混沌可以说它是确定 性的行为;或者,若考虑它出在稍微有点随机性的实际系统中, 也可以说它是近似于确定性的,然而却不是看起来像确定性的, 换句话说,现有状态完全或几乎完全决定未来,但却不是看上去 如此。
工作方法和手段,严于律己的工作作风,完全可以将审计风险控 制在规范允许的范围之内,能够在责任和利益之间寻找到平衡 点。内部审计人员应不畏风险、掌控风险、化解风险,在认识、评 估、防范当代内部审计所面临的风险的同时,还要强化对未来审 计风险的前瞻性认识。加强对新时期审计风险的研究并找出相 应防范措施,也将是当前审计工作迫切需要认识和解决的一个 重要课题。
山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY
●问题探讨
混沌学浅议
2012 年 第 27 卷 第 5 期
霍剑
(山西省科技发展战略研究所,山西太原,030002)
摘 要:通过对混沌现象的介绍,浅议了混沌运动的具体机制及混沌学在各个学科领域的应用。
关键词:混沌;混沌学;浅议
中图分类号:O11
一个系统对初态的敏感依赖性,初态偏离的多种可能性,系统 演化过程中扰动偏离的非线形放大,导致系统演化轨道的偏离,这 在一首西方童谣里得到了生动的描述:丢了一颗钉子,坏了一个蹄 铁;坏了一个蹄铁,折了一匹战马;折了一匹战马,伤了一位将军;伤 了一位将军,输了一场战斗;输了一场战斗,亡了一个帝国。 2.1 对初始条件的敏感依赖性
研究混沌学及混沌理论的创建,不能不提到美国气象学家 洛伦兹(Ednard.lorenz)在这方面的卓越贡献。1963 年,洛伦兹根 据牛顿定律建立了温度压强,压强和风速之间的非线形方程并 将其运用于计算机上,进行模拟实验,因嫌那些参数小数点后面 的位数太多,输入时很烦琐,便舍去了几位,尽管舍去部分微不 足道,可是结果却大大出乎意料:该气象模型竟与没有舍去几位
了随机性,我们称之为内随机性。混沌常被称为自发混沌,自发 的随机性等,所要强调的就是混沌现象产生的根源在系统自身 而不在外部影响。混沌态与有序态的不同之处在于,它不仅具有 整体稳定性,还有局部不稳定性,故而费根鲍姆曾指出,混沌是 确定系统的内在随机运动。所以说内随机性是混沌现象的又一 重要特征。 2.3 长期行为的不可预测性
文献标识码:A
文章编号:1004-6429(2012)05-0015-03
混沌论在现代科学技术发展中起着十分重要的作用,正如 美国科学家施策辛格所说,“20 世纪科学将永远铭记的只有三件 事,那就是相对论、量子论和混沌论”。物理学家福特也认为混沌 是 20 世纪科学上的第三次革命。他说:“相对论消除了关于绝对 空间和时间的幻象,量子论消除了关于可控测量过程的牛顿式 的迷梦,而混沌论则消除了拉普拉斯关于决定论式可预测性的 幻想。” 1 混沌现象的重视引发一门新学科 1.1 近代自然科学的方法论特点
收稿日期:2012- 08- 25 作者简介:霍 剑,男,1980 年出生,2008 年毕业于山西财经 大学,硕士,助理研究员,030002,山西省太原市
系统中存在的一种普遍现象,它是非线形系统所特有的一种复 杂状态,常常是不可积的或者是离散性质的动力学系统。而这也 正是经典力学没有重视,无法处理或将其简化处理的那一类还 包含着更深刻丰富的规律性系统。
因此,虽然混沌系统的短期行为可以预测,但由于它对初态 的敏感性,而初态又必然存在偏差,微小的初始偏离在运动过程 中会被非线形地放大,结果导致其长期行为无法预测,这些构成 了混沌系统的显著特征。 3 混沌学引发的哲学反思及在各个学科领域的应用
混沌的研究也丰富和发展了哲学的见解: (1)有序与无序的统一。从牛顿到爱因斯坦都相信世界本质 上是有序的,有序就等于有规律,无序等于无规律。混沌学却指 出,经典科学所描述的纯粹有序的事物却可能包含无序的因素, 真实的世界是有序与无序统一的世界。 (2)确定性与随机性的统一。经典力学系统认为事物运行演 化遵循决定论规律,可用确定性动力学方程描述,方程存在唯一 解。混沌学揭示了确定性系统的内在随机性,它表明随机性和偶 然性是宇宙自身的普遍属性,现实世界是一个确定性与随机性 统一的世界。 (3)稳定性与不稳定性的统一。经典力学将运动分为稳定与 不稳定,而且着重考察事物稳定性的一面,否认同一种运动既是 稳定的又是不稳定的。混沌学却正是动力学系统中稳定性和不 稳定性的统一,从而揭示出真实的世界是一个稳定与不稳定统 一的世界。
所谓混沌运动的长期行为的不可预测性,其中最主要的一 个内容就是混沌运动的“蝴蝶效应”。那么,混沌系统为什么会将 最初的原因放大,这是因为它像其他复杂系统一样有复杂的结 构,每一个组成部分子系统都与其他多个系统有关系,相互作 用,并组成无限相互作用的网络。这样,作用于复杂物质中某一 个子系统的信息,会在一段时间之后沿着复杂物质内部相互作 用的网络扩大、散布。这样就形成了初始条件扩大的途径、模式。 再有,每一个接受作用的子系统的接受和再发送也不是简单的 镜面式的反射,它都有一个自己的加工过程,这样,随着逐级传 播,不但有一个空间的扩大过程,还伴随着质量、内容的充实和 扩大过程,因而导致了长期行为的不可预测性。
系统的长期行为对初始条件的敏感依赖性是混沌运动的本 质特征,也就是前面提到的著名的“蝴蝶效应”。
一般来说,动力学系统的行为决定于两个因素:一个是系统 的运行演化规律,也就是数学上的动力学方程;另一个就是系统 现在的状态,即数学上的初始条件。一个确定性系统在给定了运 动方程之后,根据“存在唯一性”定理,轨道唯一地取决于初始条 件,通过一个初值,并且只有一个轨道。这就是系统行为对初值 的依赖性。就是说,从两个相邻近的初值引出的两条轨道始终相 互接近。但是处于混沌状态的系统,运动轨道将敏感地依赖于初 始条件。从两个相近的初始值出发的两条轨道,在短时间内似乎 差距不大,但是在足够长的时间以后,必然呈现出显著的差别 来。从长期行为看,初值的小的改变在运动过程中不断被放大, 导致轨道发生巨大偏差,以至在相空间中的距离要多远有多远。 这就是系统行为初值的敏感依赖性。 2.2 内随机性
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史瑞芳:浅谈审计风险
2012 年 第 27 卷 第 5 期
总之,审计风险具有独立于人们意志之外的客观必然性、潜 在性等属性,任何组织、任何人都不可能消除审计风险和完全回 避审计风险,尤其是内部审计,由于其局限性及审计范围的广泛 性,使得内部审计风险的风险机率更高,审计人员防范审计风险 的压力更大。但是内部审计人员不能因为审计风险而捆住手脚 失去活力,在认识和评估审计风险的同时,还要清醒地认识到审 计风险的可控性,在日常工作中,通过严格的管理,科学合理的
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