泰勒制造

检验混沌理论的最引人注意的实验室系统是泰勒- 库埃特系统

（TAILOR-COUETTE SYSTEM）。这个系统是一个玻璃汽缸，内装有汽缸滚轴， 滚轴与汽缸壁的两个表面之间装有液体。当滚轴按不同的速度进行转动的时候，人们就可以观察液体的流动形态了。尽管包括艾萨克·牛顿和阿尔努夫·马洛克在内的几个更早期的研究者研究过这个系统，但是，只有 M·莫利科·库埃特在 1890 年对这个系统进行过描述。这个系统是为了实际应用而产生的：当时主要用它来测量粘滞度。然而，实验主义者和理论家等学者对这个系统产生了巨大的知识研究方面的兴趣，因为它思想简单，但得出的结论惊人。当旋转的速度降低，流动形态就令人感到十分厌烦：液体就像汽缸同步缓慢旋转。但是， 1923 年，杰弗利·因格兰姆·泰勒发现，在稍微高一点的速度中，液体的流动形式就变成分层涡旋（图 6a）。他为这种效应

建立了一种理论并将这种理论与实验进行了成功的比较，证实了流体力学的一般物理过程。20 世纪 60 年代，人们进一步证实了，在更高的速度下，会产生一系列复杂的变化结果。首先，涡旋的边界出现波浪，然后，波浪开始上下跳动，再后，流动湍急，非常不规则的波浪与湍流混合在一起。

人们对这个系统进行了似乎有道理的全面描述：这个旋转汽缸是一个混沌发生器，它转得越快，形态就越少。但是，事实上并不是那么简单，在更高的速度上形态就又出现了。流动又出现了分层，但这时的流层是湍急的， 这些湍急的泰勒涡旋（图 6b）以及它们出现的方式令人疑惑不解：秩序与混沌出现在同一物体中。

牛津大学的汤姆·缪林对湍急的泰勒涡旋的混沌现象进行了一连串有趣的实验，用上述的方法重新创立了以引力点为基础的几何图形。图 7 显示了这个巨大而文雅的实验结果。几何图形是一个很大的圆球体，一根很细的管穿过中间。系统从围绕着管进行旋转开始，然后沿巨大的旋转线在圆体的表面旋转，再重新进入管内。但是，连续掠过圆体的位置的变化却是无序的。数学家熟悉这个特殊的引力物，所以实验受到数学方法的约束，数学方法得出这种湍流理论：宇宙学家新动物寓言中推导出的现在很熟悉的分支。

从传统的观点来看，有序与无序是两个截然不同的对立的方面。我们周围宇宙的黑白图画现在看起来会使人错误地认为：四处是灰色的阴影，一种从完全有序到完全无序的连续行为过程。不管怎样，这个图画仍保留有黑白分明的曲线。这个被观察到的状态既是有序的又是无序的，但是，我们却不希望两者都是！湍急的泰勒涡旋显示，我们对于有序和无序之间的关系的理解范围必须扩大：一个系统能够存在于一个状态中，它同时显示其有序和无序的两个方面。