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非线性是什么非线性为何无处不在

发布时间：2025-10-12 | 来源：互联网转载和整理

生活中充满了非线性，可以这么说，非线性即是一切，而线性只是非线性在一定尺度或范围约束下的近似。

简单举例如下：

1.自来水龙头，从拧开的一瞬间，从无到有，就是非线性，随后逐步变大，在宏观尺度好像流体均匀流出，其实不然，需要用流体模型来描述。水龙头继续开大，可能又会变得水流不稳定，非线性再次凸显。

2.将一并未开封的啤酒打开后，瞬间倒过来，啤酒流出瓶口，开始随着空气导入而液体非常不稳定的间歇喷涌，即便后续比较平稳，而因为空气压强的关系而不断间歇变化，一点没有线性的感觉，直到结束。

3.烧开一壶水也是类似情况。

可见在一个既定的尺度上，比如酒瓶，水龙头，水壶这样的宏观尺度，中间如果是液体，那么水分子的尺度就很小。这样小尺度的大数量物质在运动的时候，往往能够在宏观尺度上形成一定统计意义的均值或某个现象，而它又是不稳定的。

所以总体上来说非线性无处不在，线性是偶发，而且也是平均或统计意思上的。

正因为如此非线性世界的情况多变且复杂，这个找规律和预测提供了障碍。比如天气预报，一般只能预报三天的天气，因为天气的形成，有赖于局部的空气中各种小物质的大量相互作用，参数和属性极多，几乎无法预测。

非线性世界中，偶发的平静，它体现为相对的线性表现，这可以被称为物理规律。这些情况的互相转化，可以被称为相变，就像天气剧烈变化，从一种天气急剧变化为另一种。吉布斯在研究了化学过程后，提出了相变相关理论，比价深刻。

举一个例子：飞机的阻力

当飞机高速飞行，阻力首先是空气阻力，虽然空气分析稀少，这就是为啥大家坐飞机能比汽车快的原因，阻力小，速度快。

但当飞机速度达到一定程度后，哪怕稀薄的空气，不同小分子装机金属机壳的概率，密度，相对速度，频率等也就大了，自然阻力越来越多。

可能大家以为就这样下去了，这个物理过程很清晰。但其实不然高速运行的飞机，速度达到一定程度后，其前后的空气压差而导致的涡街才是最大问题。

因为飞机开得快，身后压力小，有点类似抽真空。飞机后部或者机翼边缘等地方，压力比较小，于是空气产生了对流，形成漩涡。

而随着飞机飞到一定速度后，漩涡就像一个大炮一样，从飞机后面打出去，就如同飞机后面有一条街道，里面行走着很多漩涡人，简称涡街。

而涡街将进一步导致更大的压力差，将飞机拉回来。所以飞机速度无法进一步提高。

于是大家一定想到了真空当中运行，肯定会好很多，的确如此。所以宇宙空间中的飞行器，比近地飞行的飞机要快得多，就是因为宇宙空间和外层空间更稀薄，

***没有大气和各种元素和分子，空空如也，接近真空，也就能进一步提速。

在举一个例子：汽车起步

开过车的朋友一定知道，起步挂一档，自动挡的汽车起步的时候也是慢慢提速，档位自动切换到抵挡，以便提供更大的推动力来将汽车从零开始提速。

换挡的操作其实就是一个非线性的过程。汽车的动力输出和实际速度变化，有对应关系，汽车生产厂家，***底盘的时候，可定有模拟曲线。

而这根曲线可能看着是线性的，因为是近似，自动挡汽车的自动部件应该就是跟着理论值，通过程序实现自动切换档位(根据汽车当前速度和油门程度来计算),

而手动挡就更清晰了，对应汽车从速度0，到低速，到中速，到高速，正是认识到这几个阶段的非线性，所以手动挡的人，才会根据经验，快速切换合适的档位来提速。

类似的人走路也是起步，虽然说猎豹和百米冠军和汽车或飞机比速度，起步人和动物占优，这是因为动物的生物理化结构，长期进化的结果，起步慢要被吃掉。

所以人和猎豹起步提速比战斗机还快，但后面就被追上了。拿人来说正准备过马路，在等待红灯变绿的你，将重心正好控制在双脚之间，此时突然绿灯亮了，

心急的你猛的抬起右脚就要往前走，发现你上身往后仰，那是因为惯性。你重心的保持是有惯性的，要改变就要付出代价，且要经理过程和时间。你抬腿便走

为了保持重心依旧维持在你脚下，你驱赶不得不后仰。