“一只在亚马逊雨林中的蝴蝶偶尔扇动几下翅膀，就可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。这就是蝴蝶效应。”这句话相信大家或多或少都有所耳闻，但事实上，从科学的角度来讲，一只蝴蝶扇动翅膀是无法引起龙卷风的。

蝴蝶效应只是基于混沌理论的一个概念，使用蝴蝶的比喻是因为蝴蝶虽然脆弱，在拍打翅膀时不会激起太多的空气，但即使是那微小的运动也可能引发一系列变化，这些变化最终可能会在几英里以外引发一场龙卷风。当然，像蝴蝶扇动翅膀这样的单一行为不会引起龙卷风。然而，小事件可以作为对起始条件起作用的催化剂，因此，从广义上讲，蝴蝶效应意味着大事件可能与小事件甚至微不足道的事件有关。

“蝴蝶效应”一词是由气象学家爱德华·罗伦兹 (Edward Lorenz) 引用的。 1961年，爱德华·罗伦兹在使用计算机程序计算他所设计来模拟大气中空气流动的数学模型，在进行第二次计算时，为了省事，他直接从程式的中段开始，输入前一次从模拟结果中打印出来的数据，但计算的结果却与第一次完全不同。

检查后罗伦兹发现原因是出在打印的数据上，第一次计算的数据值为0.506127，但第二次计算时，他将数据值四舍五入到小数后3位，也就是0.506，虽然调整幅度很小，但混乱却接踵而至，计算机产生了与之前完全不同的预测。罗伦兹因此推断，在复杂系统中，即使是一些微小的变化也会导致最终结果的不同。

▲值 ρ=28, σ = 10, β = 8/3 时的洛伦斯吸引子图

1963年，爱德华·罗伦兹在一篇题为“确定性非周期流”（Deterministic Nonperiodic Flow）的论文中充分阐述了自己的想法，罗伦兹在其中写道：

在唯一性、连续性和有界性的条件下，中心轨迹在某种意义上不具有瞬态性质，但如果它是非周期的，它就是不稳定的。一个非中心轨迹，如果它是非周期的，它就不是均匀稳定的，如果它是稳定的，它的稳定性就是它的瞬态特性之一，随着时间的推移，它会逐渐消失。由于不可能精确测量初始条件，从而区分中心轨迹和附近的非中心轨迹，从实际预测的角度来看，所有非周期轨迹实际上都是不稳定的。

为了让大众能够理解这个概念，罗伦兹在之后的演讲和采访中开始用蝴蝶类比，他解释说，蝴蝶扇动翅膀虽然不会产生龙卷风，但却会使身边的空气系统发生变化，并产生微弱的气流，而微弱的气流产生又会引起四周空气或其他系统产生相应的变化，由此引起一个连锁反应，最终导致其他系统发生巨大变化。

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▲蝴蝶效应的钟摆实验

在蝴蝶效应之前，一些科学家认为，我们可以预测未来，并对天气和经济等进行一定程度的预测，但蝴蝶效应却表明我们无法预测未来，因为我们周围的系统是混乱的，容易发生突然变化。而一旦变化发生，我们就可能改变了未来。

正如《蝴蝶效应》中的男主角伊万，通过日记穿梭时空回到过去，去重新挽回那些做错的事，但伊万在过去改变的每一件事，在回到现实后却发现事与愿违，让事情变得越来越糟糕。为了弥补错误，伊万一次又一次返回过去试图消除痕迹，奔波于日益混乱的过去与现实之间，直到不可挽回的结局。