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科學是否存在“盡頭”？愛因斯坦認為，或許存在一個“大一統(tǒng)理論”，這個理論可以完美地解釋宇宙中的四大基本力，用一段公式就可以解釋和預測宇宙的每一件事情，這樣的理論也被稱為“萬物之理”，宇宙真的是被設計好的嗎？一段公式就能解釋整個宇宙？
可惜的是，愛因斯坦直到去世都沒有找到這樣的理論。并且隨著科學的發(fā)展，人們逐漸意識到，想要用一個理論去解釋宇宙中發(fā)生的所有事情，是不可能完成的。就算人類在未來找到了可以統(tǒng)一四種基本力的理論，也無法預測宇宙中發(fā)生的所有事情，因為宇宙是非決定性的，用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)去推斷未來發(fā)生的事情必然會出現(xiàn)各種誤差。
宇宙的本質(zhì)是“確定”和“不確定”的結合，從宏觀來看，宇宙中的物理規(guī)律是確定的，但是從微觀來看，量子的運動充滿了不確定性。種種原因造成宇宙并不是完全對稱的，不確定性才是宇宙的本質(zhì)，如果宇宙中的一切都是可以預測的，那么我們就可以懷疑宇宙可能就是被設計好的一段程序。
微觀的不確定性組合在一起形成了宏觀的“確定”，仔細觀察這個宇宙就可以發(fā)現(xiàn)，微觀的盡頭是宏觀，組成宏觀的微觀之間有一定的“自相似性”。
可以看一下上面這張圖片，這種植物叫“羅馬花椰菜”，這種神奇的植物以指數(shù)式螺旋結構生長，形成自相似性的斐波納契數(shù)列。仔細觀察羅馬花椰菜就可以發(fā)現(xiàn)，許多較小的花組合在一起形成了一個較大的花球，而小花球和大花球十分相似。
這種神奇的規(guī)律被稱為“分形幾何學”，傳統(tǒng)幾何學的研究對象通常是整數(shù)狀態(tài)下的整數(shù)維數(shù)，而分形幾何學的研究對象是任何非負實數(shù)維數(shù)，因此分型幾何學的研究對象在大自然中普遍存在。
根據(jù)分形幾何學的自相似性，科學家發(fā)現(xiàn)了“曼德勃羅集”，這個人類創(chuàng)造出來的最美圖案，也被人們稱為“上帝指紋”。這種圖案的特點是每個部分之間都是相似體，具備結構上的自相似性。
隨著研究的深入，科學家逐漸發(fā)現(xiàn)，分形的例子在宇宙中比比皆是，宇宙中似乎暗藏著某種不為人知的規(guī)律，很多物理規(guī)律的背后也在暗示著種層次結構明顯，又具備自相似的現(xiàn)象。又具備自相似的現(xiàn)象。
在我們的生活中，仔細觀察就可以發(fā)現(xiàn)，分形幾乎無處不在。從遠處來看，樹木的形狀經(jīng)常會和樹葉的形狀相似，同時大部分植物在生長時，生長的規(guī)律就會呈現(xiàn)出自相似性，局部和整體的形狀很相似，大部分喬木的樹枝會有一定的分形規(guī)律。
分形幾何形延伸出了“分形理論”，在物理學和數(shù)學領域產(chǎn)生了巨大的影響，甚至還對天文學產(chǎn)生了不小的影響。
分形理論不僅僅可以展示大自然的美感，也在一定程度上向人類展示了這個宇宙的本質(zhì)——“自相似性”。如果宇宙整體也在某種程度上具備分型理論中的自相似性，那么在未來人類真的有可能找到一個可以描述整個宇宙的模型，完成愛因斯坦的愿望。
分形展現(xiàn)的美感是“混亂的美感”，宇宙的本質(zhì)就是無限的混亂，但是在混亂中又可以找到相似的規(guī)律，無限的微觀組成了宏觀，微觀必然是混亂無序的，但是因為整體的自相似性，宏觀才會有一定的穩(wěn)定性，或許這也是為什么微觀世界中量子的運動充滿了不確定性，我們的宏觀世界卻表現(xiàn)出了驚人穩(wěn)定性的原因。
在引力的影響下，宇宙中的天體會自發(fā)性向一個引力源聚集，比如太陽系就是依靠太陽強大的引力維持穩(wěn)定的，而太陽系同時也被銀河系重心巨大的黑洞吸引。地球和躍遷，地球和太陽系，太陽系和銀河系，這三個天體結構其實從某種程度上來說也具備自相似性，符合分形的概念。
宇宙中的物質(zhì)都是由各種基本粒子組成的，在化學中“原子”就是最小且不可分割的微粒，原子由原子核和圍繞原子核運動的電子組成，原子的結構和星系十分相似，原子就像是恒星或者黑洞，而電子就是圍繞引力源運動的行星！
有人認為，原子本身就是一個“微觀宇宙”。從這個角度來看，就可以發(fā)現(xiàn)宇宙中的物質(zhì)基本都符合“分形”的概念，從最小的原子再打巨大的天體結構，相互之間都劇本自相似性，科學家一直想在黑洞中尋找到類似的概念，幫助我們更好的理解時空的概念。
曼德勃羅集
曼德勃羅特集是人類有史以來做出的最奇異,最瑰麗的幾何圖形，曾被稱為“上帝的指紋”。
這個點集均出自公式:Zn+1=(Zn)^2+C，對于非線性迭代公式Zn+1=(Zn)^2+C，所有使得無限迭代后的結果能保持有限數(shù)值的復數(shù)z的集合(也稱該迭代函數(shù)的Julia集)連通的c，構成曼德勃羅集。[1]中文名曼德勃羅集外文名Mandelbrot
set內(nèi)容做出的最奇異,最瑰麗的幾何圖形曾被稱為上帝的指紋點集出自公式Zn+1=(Zn)^2+C
曼德勃羅集簡介
這是一個迭代公式,式中的變量都是復數(shù).這是一個大千世界,從他出發(fā)可以產(chǎn)生無窮無盡美麗圖案,他是曼德勃羅特教授在二十世紀七十年代發(fā)現(xiàn)的.
曼德勃羅集
你看上圖中,有的地方像日冕,有的地方像燃燒的火焰,只要你計算的點足夠多,不管你把圖案放大多少倍,都能顯示出更加復雜的局部.這些局部既與整體不同,又有某種相似的地方,好像著夢幻般的圖案具有無窮無盡的細節(jié)和自相似性.曼德勃羅特教授稱此為"魔鬼的聚合物".為此,曼德勃羅特在1988年獲得了"科學行為藝術大獎".圖形是由美國數(shù)學家曼徳勃羅特教授于1975年夏天一個寂靜的夜晚，在冥思苦想之余翻看兒子的拉丁文字典時想到的，起拉丁文的原意是“產(chǎn)生無規(guī)則的碎片”。請看如下的圖形產(chǎn)生過程,其中后一個圖均是前一個圖的某一局部放大:
如下是產(chǎn)生上圖的出發(fā)點出發(fā)點:實部 Real 0.2537269133080432 ,虛部 Imag. 0.000365995381749671135The width of that screen is 9.45e-1
原文鏈接
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