The Butterfly Effect

原文

Lesson 14

The Butterfly Effect

Why do small errors make it impossible to predict the weather system with a high degree of accuracy?

Beyond two or three days, the world's best weather forecasts are speculative,

and beyond six or seven they are worthless.

The Butterfly Effect is the reason.

For small pieces of weather--

and to a global forecaster, small can mean thunderstorms and blizzards--

any prediction deteriorates rapidly.

Errors and uncertainties multiply, cascading upward through a chain of turbulent features,

from dust devils and squalls up to continent-size eddies that only satellites can see.

The modern weather models work with a grid of points of the order of sixty miles apart,

and even so, some starting data has to be guessed,

since ground stations and satellites cannot see everywhere.

But suppose the earth could be covered with sensors spaced one foot apart,

rising at one-foot intervals all the way to the top of the atmosphere.

Suppose every sensor gives perfectly accurate readings of temperature,

pressure, humidity, and any other quantity a meteorologist would want.

Precisely at noon an infinitely powerful computer takes all the data and calculates what will happen at each point

at 12.01, then 12.02, then 12.03...

The computer will still be unable to predict whether Princeton, New Jersey, will have sun or rain on a day one month away.

At noon the spaces between the sensors will hide fluctuations that the computer will not know about,

tiny deviations from the average.

By 12.01, those fluctuations will already have created small errors one foot away.

Soon the errors will have multiplied to the ten-foot scale, and so on up to the size of the globe.

译文

第14课

蝴蝶效应

为什么微小的误差会导致无法高精度地预测天气系统呢？

超过六七天之后，它们就毫无价值了。

超过六七个之后，它们就毫无价值了。

这就是“蝴蝶效应”的原因。

对于那些微小的、局部的天气变化（或现象）……

对于全球天气预报员来说，“小”可能指雷暴和暴风雪。

任何预测的结果都会迅速恶化（或：任何预测的准确性都会迅速下降）。

误差和不确定性会成倍增加，通过一连串湍流特征向上扩散，

从尘旋和小型风暴，到只有卫星才能观测到的、覆盖整个大陆范围的巨大涡旋……

现代天气模型使用的是间距约60英里的网格点，

即便如此，一些初始数据仍需推测，

因为地面站和卫星无法覆盖所有区域。

但是，假设地球表面能够被安装上间距为 1 英尺（约 30 厘米）的传感器……

并以1英尺的间隔一直延伸到大气层顶部。

假设每个传感器都能提供完全准确的温度读数……

压力、湿度，以及气象学家可能需要的任何其他气象参数。

正午时分，一台性能无限的计算机采集所有数据，计算每个点在

12点01分，然后是12点02分，接着是12点03分……

计算机仍无法预测一个月后新泽西州普林斯顿是晴天还是雨天。

正午时分，传感器之间的空隙会隐藏计算机不知道的波动，

这些是相对于平均值的微小偏差。

到12点01分，这些波动已经会在1英尺外造成小误差。

很快误差会扩大到10英尺范围，并以此类推，直到覆盖全球。

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词汇表

speculative

形容词

英:/ˈspɛkjʊlətɪv/

美:/ˈspɛkjələtɪv/

定义

1. 推测性的 - Based on guesses or assumptions rather than facts.

例子: The stock market predictions were speculative and not based on solid data.

例子: Her speculative theories about the weather were interesting but unreliable.

2. 投机的 - Involving risk or uncertainty, often in business or science.

例子: Investing in speculative ventures can lead to high rewards or losses.

例子: The scientist's speculative hypothesis needed more evidence to be proven.

近义词

hypothetical: 更强调假设性的，通常用于理论讨论，而 'speculative' 更侧重于基于推测的实际应用。

conjectural: 更正式，常用于学术语境，表示基于推测而非确凿证据，与 'speculative' 类似但更侧重于推理过程。

tentative: 更强调不确定的或初步的，与 'speculative' 相比，更适用于临时性计划或想法。

反义词:

definite, factual, proven

用法

常用于描述基于不确定因素的预测或想法，在科学、财经或日常对话中常见搭配如 'speculative forecasts'（推测性的预报），语境通常是非正式的。

形式:

副词: speculatively, 名词形式: speculation

关键句型 "Beyond [time period], [subject] [verb phrase]."

定义

此句型用于描述在特定时间点之后的情况，常以时间状语开头，强调变化或状态的转折。结构为：Beyond [time period]（在[时间段]之后）+ [subject]（主语）+ [verb phrase]（动词短语）。根据《剑桥英语语法》教材，这种句型常用于科学或叙述性文章中，表示时间界限和后果，类似于条件状语从句的简化形式。

它帮助表达从一个阈值开始的事物如何演变，适合讨论预测、变化或极限场景。

用法

此句型主要用于正式写作或说明性文本中，强调时间后的不确定性或劣化。例如，在天气预报或科学讨论中，像 "Beyond two or three days, forecasts are speculative" 这样使用。

规则：在句子开头用 Beyond 加上时间表达（如 "two days"），后接主语和动词短语。语法体系中，它属于时间状语引导的句子，与其他状语从句（如 "After [time], [clause]"）相关。横向比较：与 "After [time], [clause]" 相比，Beyond 更强调超出界限的负面后果，而非简单顺序；与 "If [condition], [result]" 不同，它不需条件从句，而是直接陈述时间后的状态。

跨语法联系：它常与并列句结合（如文章中的 "and beyond six or seven they are worthless"），帮助学生连接多个时间点，并扩展到更复杂的叙述结构，如使用过去分词或形容词短语增强描述。

注意事项

学生易犯的错误包括：忽略逗号分隔时间状语，导致句子阅读困难（如 "Beyond two days the forecasts are speculative" 应加逗号）；或误用 Beyond 为 After，改变语气（Beyond 暗示超出可控范围，而 After 更中性）。纠正建议：练习时注意标点，并在口语中强调 Beyond 的发音以突出转折。

另一个常见偏误是时间表达不准确，如用 "Beyond two day" 而非复数 "days"。提供例句：

错误示例：Beyond two days the weather is good and beyond seven days is bad.  // 缺少逗号和并列结构
正确示例：Beyond two or three days, forecasts are speculative, and beyond six or seven, they are worthless.

练习

原创例子：假设讨论旅行计划，你可以说："Beyond three hours, the traffic becomes unpredictable, and beyond five hours, it's chaotic." 学生可替换 [time period] 为 "a week"，并改变 [subject] 和 [verb phrase]，如 "Beyond a month, my savings will dwindle, and beyond two months, they'll be gone." 这能帮助在日常对话中应用句型，比如计划假期时。

通过替换，学生能探索不同情境，增强灵活性。

额外内容

背景知识：此句型在英语科学写作中常见，源于19世纪的文学和哲学表达，用于描述不确定性，如查尔斯·达尔文的进化论讨论。对比分析：与中文的 "超过[时间]，[情况]" 类似，但英语版更精确地用状语引导句子；与法语的 "Au-delà de [temps]" 相比，英语结构更直观，无需额外动词。学习此句型能丰富学生在科技或新闻阅读中的理解，连接到混沌理论的 unpredictability 概念。

关键句型 "Suppose [hypothetical clause]."

定义

此句型用于提出假设情景，引导想象或条件性讨论。结构为：Suppose（假设）+ [hypothetical clause]（假设从句），通常涉及虚拟或不可能的情况。根据《牛津现代英语语法》，它是一种引导词，类似于 "If"，但更口语化，用于探索理论可能性。

例如，文章中的 "Suppose the earth could be covered with sensors..." 展示了对理想化场景的探讨。

用法

此句型常用于科学、哲学或日常对话中，引入假设以解释概念或测试想法。规则：Suppose 后接一个从句，常以 could, would 或其他情态动词表示非真实性。在语法体系中，它属于条件句的变体，与 if-条件句相关。横向比较：与 "If [clause], then [result]" 相比，Suppose 更随意，不必严格遵循 if-then 结构；与 "Imagine [clause]" 不同，它更正式，常用于学术语境。

跨语法联系：它经常与虚拟语气结合（如 "could be covered"），帮助学生链接到更广泛的假设表达，如 "What if [clause]?" 或条件句，帮助构建复杂论证。

注意事项

学生常犯错误是混淆 Suppose 和 Suppose that，后者更正式；或忘记使用情态动词，导致句子不真实（如 "Suppose the earth is covered" 应为 "could be covered"）。纠正建议：始终检查从句是否表达假设，并练习在对话中用轻柔语调说出以保持探讨性语气。

另一个偏误是句型不完整，如省略后续解释。例句展示：

错误示例：Suppose the sensors work. It predicts everything.  // 缺少连贯性
正确示例：Suppose the earth could be covered with sensors, then predictions might improve.

练习

原创例子：在讨论科技时，你可以说："Suppose we had unlimited energy, society would change dramatically." 学生可替换 [hypothetical clause] 为 "you won the lottery"，并扩展句子，如 "Suppose you won the lottery, what would you do?" 这适用于脑暴会议或故事创作场景。

替换练习鼓励学生应用到个人生活，提升创造力。

额外内容

背景知识：Suppose 起源于古英语，历史性地用于哲学辩论，如柏拉图的对话。对比分析：与西班牙语的 "Supongamos que" 类似，但英语更简洁；与日语的假设表达相比，英语无需特殊语法变化。掌握此句型能帮助学生在阅读如混沌理论的文章时，理解假设在科学推理中的作用，激发对不确定性的兴趣。