混沌理论如何帮助解释Covid-19大流行的怪异现象



大流行,混乱以及不确定的条件。据了解,仅需一个感染Covid-19的人即可释放混乱。在华盛顿州,一名携带这种病毒的人参加了合唱团练习,随后一半以上的其他歌手生病了。在韩国,一名29岁的男子去夜总会;他是Covid-19的积极分子,此后与至少54例新病例有关。在中国,有9人正坐在一家餐厅的空调通风口的路径上生病,最有可能是一个人生病,因为导管在他们的脸上吹了病毒颗粒。

小事情可能会改变这些结果。俱乐部会员本可以决定看电视而不是跳舞。如果将合唱团的练习安排在第二天,则该人可能会感到恶心而留在家里。餐厅的空调可能已经关闭。正如传染病建模师斯蒂芬·基斯勒(Stephen Kissler)所说,“小规模的变化在大流行中的确会产生不成比例的巨大影响”。科学家对这样运行的系统起了个名字:混乱。

与基斯勒等科学家交谈时,我发现,了解这种大流行是混乱的,是理解未来不确定性的关键之一。但这也可以帮助我们理解为什么这种不确定性不必那么令人沮丧。双摆告诉我们关于混沌的本质有一个简单的机制可以帮助我了解Covid-19大流行所面临的许多可能的未来。

这是一个双摆,作为一个物理对象,它非常简单:一个摆(一个绳子和一个重锤)连接到另一个的底部。艾萨克·牛顿(Isaac Newton)数百年前制定的运动定律解释了它的运动。但是,摆锤的初始状态略有变化(例如,它从更高的位置开始摆动,或者摆锤的重量稍重,或者一个摆臂的长度比另一个长),很难预测的结果截然不同。

2020年庆祝活动为时已晚吗?这是一个非常生动的20秒动画,包含20个摆锤,它们从完全相同的位置开始,质量仅有20克的差异。双摆是混乱的,因为第一个摆的运动会影响第二个摆的运动,然后第二个摆会影响整个设备。没有简单的比例或比率来描述输入与输出之间的关系。摆球重量改变1克,与2克改变相比,会导致非常不同的挥杆方式。

它教会我们理解系统的机制,即系统的工作原理,而又无法精确地预测其未来。它帮助我们可视化看起来好像是线性的和可预测的东西是不是线性的。双摆向我们表明,简单的系统根本不是简单的。那么,复杂的呢?天知道。

大流行是混乱的。我们仍然可以理解。爆发不是双摆。更令人费解。在重叠的网络中运作的无数事件链,共同勾勒出其走向。这就是为什么当流行病学家被迫时,他们不得不说他们不知道会发生什么。但是,他们知道爆发的机理。基斯勒说,混乱“不一定意味着我们一无所知”。他们了解使疫情恶化的条件和使疫情恶化的条件。

当前所有人都需要克服一个严峻的压力:未来一片混乱,但我们知道该系统的原理。我们知道有什么可能。正如我们知道的那样,当摆锤被推动时,我们可以感觉到Covid-19大流行的未来方向。

这是机制。科学家们知道,如果我们在没有其他替代方案的情况下放弃社会隔离,该病毒会感染更多人。他们知道如果没有疫苗,这种病毒可能会持续至少几年。他们知道这是极具感染力的。那是非常致命的。他们还知道,它的大流行潜力几乎没有被利用,美国和世界上的大多数人口仍然易受其侵害。

因此,科学家担心该病毒在未来数月和数年内会再次流行,他们的担心是基于历史和科学分析。但是,他们说,随着对大流行病的反应越来越多样化,他们对未来的看法比以往任何时候都更加受阻。

波士顿大学的流行病学家埃莉诺·默里(Eleanor Murray)最近对我说:“我认为我们现在比几乎其他任何时候都更加不确定。” 现在,一些地方正在考虑继续锁定。有些地方正在考虑开放。开放在不同的地方意味着不同的事物。不同领域正在采取一系列可能的行动,这真的很难预测。” 我们的行动会影响结果,然后结果又会影响我们的行动。

即使他们的领导人放松法规,居民也会跟上戴口罩和社交活动的步伐吗?另外,关于病毒的科学问题仍然不为人所理解:它将以季节性方式减少传播吗?孩子们对其传播有很大贡献吗?感染后免疫力持续多长时间?为什么有些人比其他人吐出更多的病毒?这些问题的答案将影响未来,我们不知道答案。

科学家们仍在探索一个城市的大规模爆发与另一城市的更易控制之间的区别。其中一些是政策的结果,一些是人口统计的结果,一些是结构上的不平等和种族主义,还有一些归结为个人行为。有些只是运气。那对你来说很混乱。

混沌统治着我们的世界。但这并不意味着我们无能为力。“我认为不确定性并不是缺乏知识,”研究另一种病毒动力学混乱情况的物理学家菲利普·洛伦兹-斯普雷恩(Philipp Lorenz-Spreen)说。“我认为这是我们世界运作方式的基本组成部分。这不是我们的错,我们不知道这一切将流向何方。”

牛顿清楚地告诉我们,当物体从天上掉下来时会发生什么。但是遵循他的定律,发现双摆的路径很难预测。气候科学家清楚地告诉我们,向空气中添加二氧化碳会增加全球温度。然而,他们争论何时将感受到气候变化的最严重影响以及其后果将是多么严重。流行病学家清楚地告诉我们,在大流行期间将大批人聚集在一起会发生什么。但是他们无法告诉我们这次爆发的确切形状。

考虑大流行的未来意味着个人和整个社区都在不确定性中挣扎。这也意味着应对不太可能发生的事情:该病毒在接下来的几个月中消失。如果是这样,它将这样做是出于科学家不了解或目前无法解释的原因。我们无法控制这个混乱的大流行系统。让我们认真对待那些我们可以做到的事情。
上一篇:没有了
下一篇:没有了