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楊博士專(zhuān)刊 | 世界是非線(xiàn)性的之四(分形)

 nplaiyanfang 2023-06-25 發(fā)布于福建

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上期文章《世界是非線(xiàn)性的之三(混沌)》討論了混沌問(wèn)題,得到如下結(jié)論:

1) 世界是非線(xiàn)性的,也是混沌的。即使是“簡(jiǎn)單”的三體問(wèn)題也會(huì)復(fù)雜得難以解析求解,世界的運(yùn)動(dòng)具有極大的隨機(jī)性。

2) 對(duì)一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)無(wú)法做到長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。如果認(rèn)為人生路徑、股票走勢(shì)、戰(zhàn)爭(zhēng)與和平都是可以預(yù)測(cè)的,那就大錯(cuò)特錯(cuò)了,“無(wú)?!辈攀菑?fù)雜系統(tǒng)的常態(tài)。

3) 即使是隨機(jī)性非常強(qiáng)的混沌系統(tǒng),也有一定的規(guī)律可循。如果能從宏觀(guān)角度發(fā)現(xiàn)混沌系統(tǒng)的“奇怪吸引子”,就可據(jù)此判斷系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的位置和邊界概率,并進(jìn)一步依靠對(duì)規(guī)律和時(shí)間的堅(jiān)守受益。

這期文章我們?cè)儆懻撘幌路中螁?wèn)題。




數(shù)學(xué)上的分形



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一圖勝千言,數(shù)學(xué)上的分形體現(xiàn)出的復(fù)雜、神秘和美感是讓人印象深刻的。



自然界的分形


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自然界是分形的,從天體運(yùn)行、山脈河流、植物生長(zhǎng)到晶體構(gòu)成中都能發(fā)現(xiàn)分形現(xiàn)象。分形具有如下一些特征:

1) 結(jié)構(gòu)的自相似性;

2) 簡(jiǎn)單的構(gòu)造即可形成精細(xì)復(fù)雜的系統(tǒng);

3) 遞歸實(shí)現(xiàn)分形;

4) 難以做到對(duì)分形進(jìn)行準(zhǔn)確數(shù)學(xué)描述;

5) 分形結(jié)構(gòu)并非連續(xù)、光滑、可微;

6) ......



分形理論的啟發(fā)


分形思維對(duì)理解社會(huì)活動(dòng)等均具有重要意義。舉幾個(gè)例子:

1) 能夠以小見(jiàn)大。我們的見(jiàn)識(shí)總是有限的,管中窺豹是常態(tài),分形讓我們有機(jī)會(huì)從局部出發(fā)去正確認(rèn)識(shí)更大規(guī)模的整體。

2) 歷史不重復(fù),但總是在押韻。這是馬克.吐恩的名言,可以理解為增加時(shí)間維度后的分形。歷史是一面鏡子,可以照出現(xiàn)實(shí),同樣也可以預(yù)示未來(lái)。太陽(yáng)之下無(wú)新事,只是換一種方式的元亨利貞循環(huán)。

3) 埋下一粒種子,等待一棵大樹(shù)。成長(zhǎng)是一種自下而上的分形,不起眼的一粒種子、稚嫩的一棵小苗都可能長(zhǎng)成參天大樹(shù),簡(jiǎn)單的想法也可能成就一個(gè)帝國(guó)。



小結(jié)


本文討論了《非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)》的分形問(wèn)題,可以得到如下結(jié)論:

1) 連續(xù)、光滑和可微是微積分理論的前提假定,在面對(duì)大自然的非線(xiàn)性時(shí)也可能失效;

2) 復(fù)雜系統(tǒng)可源于簡(jiǎn)單構(gòu)造,對(duì)存在簡(jiǎn)單的終極真理仍應(yīng)抱有希望;

3) 從小事和簡(jiǎn)單的事開(kāi)始做起吧,只要足夠堅(jiān)持,奇跡就可能隨分形而出現(xiàn)。



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