神秘的混沌理論
混沌理論貌似可以回答人類問了無數次的問題:人類是如何出現的。
該紀錄片中,Jim教授試圖解釋科學界的一個秘密:宇宙如何以塵埃開始,又是如何創造出生命的;怎樣從無序中產生有序。
這是讓人糾結又困擾的新概念,與通常的直覺相背。Jim教授揭示出大自然的美麗和結構中隱藏的科學規律,而不是將其歸因於神奇或者上帝的力量。它是物理定律的固有的組成。神奇的是,混沌中的數學可以解釋宇宙中優美的斑圖和有序是如何產生,為什麼產生的。
觀眾不需要成為科學家就可以理解混沌。大自然充滿了很多由簡單生複雜的令人嘆為觀止的例子:樹木、雲朵,再到人類自身。
這種在動態系統中無法用單一的數據關係解釋和預測的神秘理論,吉姆·奧卡利裡教授將帶領我們探索這神秘的混沌理論,混沌中的數學可以解釋宇宙中從無序中產生有序的神奇景象,他揭示出大自然那些令人嘆為觀止的美麗和結構中隱藏的科學規律,那些非常簡單的規則、方程或系統,
不含任何隨機子,一切既定,長期運行,
也必定會產生無法預測的不確定性結果;
即使不存在外力幹涉,「有序」必定會產生「無序」。
請注意,前提已經說明:不含任何隨機子,
就是這個最簡單的方程,完全既定。
但結果是:就在它不斷自組織的內部,
「有序」的同時必定有「無序」。
我們每一個人是由億萬個普通的原子構成,
重新解構集中的話,是幾十公斤水,
勉強可以做一根釘子的幾克鐵,
半公斤的碳.總價值大概10幾塊錢。
但人類是有智慧的生命,我們絕不會之值那麼一點兒!
那簡單的原子又是如何組合成一個複雜的生命體?
簡單的生命體又是如何組成一個複雜的社會?
各類生命體和非生命體又是如何組合成一個複雜的生態圈?
繼而組成永遠探索不盡的宇宙?
「混沌理論」是科學史上的轉折點,它是一個悖論:
混沌並不意味著無序,混沌中同時蘊含極度有序和無序;
混沌並不意味著非線性,混沌中同時演繹線性和非線性。
混沌理論發現秩序與混亂之間意想不到的奇異關係。
混沌理論試圖去說明塵埃如何變成人類,
無生命的物質如何自發的產生了美妙的生命。
曼德勃羅給出了答案。
在當時新科技產物的超級計算機的幫助下,
他開始研究一個個分外奇妙,
卻相當簡單的方程式。
根據此方程式可以畫出極不尋常的圖形。
這就是曼德勃羅集,曾被譽為上帝的指紋!
集合裡的每個圖形,
都包含了無限多個更小的圖形,
子曼德勃羅集們會無限循環下去。
所有複雜都來源於一個簡單的難以置信的方程:
Z=Z^2+C
它有一個非常重要的性質,就是反饋到自身。
這種反饋意味著一個極其簡單的
數學公式可以產生無限複雜的圖片。
神奇的地方在於曼德勃羅集不只是一個數學奇觀,
它在所有水平上相似的分形的性質,
反映了自然界一個基本的次序原理。
圖靈的奶牛圖案,
別洛烏索夫的反應和曼德勃羅的分形體,
都是指向深層次自然原理的路標。
一切複雜源於簡單!
結果就是告訴我們:
簡單的規則自發的產生了複雜的事物。
一項看起來複雜的事物,
觸發它的規則,其實很簡單!
複雜系統可以建立於簡單的規則的基礎之上,
這是巨大的發現,同樣也是驚人的想法!
它似乎可以應用到全世界,甚至全宇宙的一切物質!
(上帝的指紋:曼德勃羅特集)
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