混沌理论对建筑学的启示VIP免费

第1页共5页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共5页混沌理论对建筑学的启示文章结构•引言•混沌的概念•混沌理论的对象•混沌理论的要点•混沌理论的一般性启示•混沌理论对建筑与城市可持续发展的启示•结语引言•作为横断学科的系统科学是20世纪重要的思想文化成就，非线性科学是系统科学中的高级领域。在我国系统科学中的分支学科有“老三论”和“新三论”的提法，“新三论”是指耗散结构理论、协同学和突变论，它们属于非线性科学。非线性科学领域还应包括超循环论和混沌理论。混沌理论与相对论、量子论一起被称为20世纪三大科学革命，如果考虑到混沌理论是非线性科学中的集大成者，那么这样的评价并不过分。相对论和量子论分别在宇观和微观领域改变了人们的传统观念，而混沌理论则在我们日常接触的宏观领域改变着我们的思维方式。现今可持续发展的思想已经被人们广泛接受，如何在可持续发展的建筑观中体现出混沌理论带给我们思维方式上的变革是本文着力探讨的问题。系统科学的四个发展阶段•混沌理论是系统科学中非线性理论发展的高级阶段。•40年代：组织理论：一般系统论、控制论、信息论•60年代：自组织理论（系统如何从无序→有序）：耗散结构理论、协同学、突变论、超循环论•70年代：非线性科学（系统如何从有序→混沌和无序→更高层次的有序）混沌动力学、分形理论、孤子理论•90年代：复杂性科学（复杂性的定义及量度，复杂系统的行为及模型）神经网络、人工生命混沌的概念•原初式混沌：这是指一种未分化的状态，即“混沌初开”。也可以认为是老子说的“有生于无”中“无”的状态，现在我们可以将其理解为一种演化的开端。•布朗式混沌：也称为热平衡式混沌，这是一种消极的混沌，在微观上呈布朗运动式的无序状态，在宏观上服从大数定律，可以用统计学来描述。•演化式混沌：这是一种积极的，有创造性的混沌，是指一种包含有序的特殊状态，是一种既有决定性，又有随机性的二重状态。混沌理论关注的主要是这样一种状态。混沌理论的对象•混沌理论研究的对象是非线性复杂系统。线性问题与线性思维方式•线性问题是指用微分方程可以描述和解决的问题。•对线性问题的成功解决使人们形成了线性思维方式，它也被称作机械论思维方式或简化还原式思维。•这种思维的特点是将动态现象作静态处理，复杂现象作简化处理，整体不平衡作局部平衡处理，机体问题作分割处理，事物的发展是决定论式的。非线性系统的特征•严格的线性系统在现实世界中是特例，非线性系统才是真正普遍存在的。•非线性与线性的区别之一是突变。事物的断裂、崩溃、爆炸等现象用线性方程无法解释，却可以用非线性方程来描述；它们的区别之二是反馈。反馈是秩序与混沌之间一种基本的张力，而非线性方程所具有的自我重复相乘的迭代性质可以对反馈做出描述。第2页共5页第1页共5页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共5页•平衡与非平衡：物理概念线性与非线性：数学概念•线性系统：1.整体的行为或性质是部分之和2.复杂性不因叠加产生3.只要知道初始条件，即可了解过去、预测未来•非线性系统：1.叠加原理失效2.整体的行为和性质≠∑各部分的行为与性质3.系统行为对初始条件极端敏感依赖、长期行为不可预测、内在随机性混沌理论的要点•内在随机性•初值敏感性•奇怪吸引子•分形与分维•普适性内在随机性•在传统科学看来，一切都是确定的，是完备的和严格秩序的，但由于任何一个方程不能把一切因素都反映进来，因而需要把次要因素舍弃，这些次要的因素就被称之为随机因素。随机性被认为是非本质、非内在的东西。与传统科学不同，混沌理论认为随机性不能仅仅被归于统计学范围，它存在于事物自身，是事物内在固有的本质属性。初值敏感性•在非线性系统内，通过反馈的作用，微观的涨落可以被放大到宏观尺度。所谓“蝴蝶效应”就是这一特征的形象说法。非线性科学把这种小原因引起大变化结果的现象称之为初值敏感性,它成为非线性系统进入混沌状态的数学表征。吸引子•吸引子指一种运动的归宿，是在由广义动量和广义坐标构成的相空间中，运...