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标题: 一个神奇的图案，让科学家窥见了宇宙的秘密 [打印本页]

作者: 用户体验 时间: 2023-1-13 23:26
标题: 一个神奇的图案，让科学家窥见了宇宙的秘密

科学是否存在“止境”？爱因斯坦认为，大概存在一个“大一统理论”，用一段公式就可以解释和猜测宇宙中的每件事情。这个理论，甚至可以解释宇宙的四大根本力，强协力、弱协力、电磁力和引力之间的相互作用，如许的理论也被称为“万物之理”。
可惜的是直到去世，爱因斯坦都没有找到如许的理论。那么宇宙真的是被设计好的吗？一段公式真的就能解释整个宇宙吗？
天下布满谜团偶然会有答案，大家好我是喱头哥，本日我们聊号称“天主指纹”的曼德伯聚集，点点关注，我们马上开始。
不可思议的“不谋而合”

从历史的角度来看，天下上有太多的不谋而合，好比各国的神话传说，都不谋而合地认为人类的生存周期大约是1万年；古埃及金字塔上的人类闭幕期预言，和古印第安人传说中的末日预言，不谋而合地相似等等。
从宇宙的视角来看，随着文明在不断地发展，人类对地球和宇宙之间的关系，有了越来越深入的相识。科学家们发现，宇宙运行的规律非常精妙，绝对不是一句简单的“自然形成”就可以解释的。

人类对宇宙的相识非常有限，依然无法回答一些终极之问，好比说人类从何而来，宇宙中有多少个星球、边界又在哪里，在众多的星空之中，有没有和人类一样的文明存在。这些终极问题，想不到竟然从一幅美丽的几何图案中，找到了答案。
无处不在的分形

20世纪初，英国数学家刘易斯·弗莱·理德查森，漫步在英国的一种海滩时，突然发现了一件有趣的事：不论是海岸线自己还是海岸线上礁石的边缘，随意截取其中一小部分并且放大的话，看起来都和整体没什么区别，而且分得越精细，其周长越大。
类似的情况有很多，1904年是瑞典数学家科赫提出，假设有一个三角形，以它每个边的两个三等分点作为边，作出一个新的等边三角形，可以无穷分下去，这就是著名的科赫三角形。类似的外形有很多，好比谢尔宾斯基三角形、康托尔集等。

直到1973年，法裔美国数学家伯努瓦·曼德博(Benoit Mandelbrot)，给类似的现象起了个名字，叫做分形几何，他也由此被称为分形之父。
那么，什么是分形几何呢？简单来说分形几何，就是一种几何学，研究的是无穷复杂的几何图形。这些复杂的几何图形在肯定的定义下，图形都是自我相似的。
所谓自我相似呢？就是一个物体的自己，和它一部分完全、或者是几乎完全相似，好比说罗马花椰菜。

罗马花椰菜非常美丽，花球表面是由很多螺旋形的小花组成，小花以花球中央为对称轴，成对分列，神奇的是它的外形，是以一种特定的指数式螺旋结构生长的，而且所有部位都是相似体，掰开一段花菜，这一小段花菜，竟然和本体是千篇一律的。
曼德博聚集

如许的例子，在自然界和实际天下中非常之多，例如珊瑚、树枝、雪花等等。
假如用电脑生成一副分形图形，就会看到同样的根本图形会重复出现，而且图样的尺寸，会无止田地不断缩小。
那么对我们人类来说，分形几何有什么意义呢？它的意义就在于，假如客观事物具有自我相似的层次结构，那么局部与整体，在形态、功能、信息、时间、空间等方面，就会具有统计意义的相似性。也就是说，我们可以从一种极端的混沌中，发现一种极端有序的存在。
换句话说，分形就是既高度复杂、又特殊简单，本来看似非常复杂的事物，实际上大多数，是可以用非常简单的公式来形貌的。但是这种简单却并不简单，其中又蕴含着极端的复杂性。
来看一组奇妙的图形变更，大家发现了吗？当图形被无穷放大的时候，我们可以看到一个奇妙的现象，那就是无论图形，被分解到何等的微观，最微观的图形和最初始的图形，是完全自我相似的。

这个图形也是数学家曼德博发现的，它是解释混沌理论的数学模子，也是数学领域最复杂的概念之一，这就是著名的“曼德博聚集”。
曼德博是最早使用盘算机图形，来创建和表现分形几何图像的人之一。1980年，曼德博用盘算机发现了这个奇妙的、从简单规则图形中，创建出来的复杂的视觉图形，他发现那些被认为“粗糙”、“紊乱”或“混乱”的事物，实际上都是具有高度的、有序度(Degree of order)的性质的，例如云层或海岸线。
从数学的角度来讲，曼德博在复平面中，对一个简单的公式进行了迭代，于是就生成了我们看到的那么复杂的图形。
实际上这个公式和迭代运算，都非常的简单，但是产生的图形竟然是云云的结构精细、丰富多样，令人难以置信，非常不可思议。在传统几何学中，很难发现在云云简单的规律中，竟然蕴藏着云云复杂而生动的例子。

曼德博聚集告诉我们，自然界中简单的行为，可以导致极为复杂的结果。曼德博聚集的出现就像一道闪电，让研究宇宙学的科学家们脑洞大开，他们就想人类社会、以致宇宙，是不是也可以用曼德博聚集如许简单的模子，或者程序去刻画呢？
天主指纹

曼德博又提出了分形宇宙的说法，他认为假如在我们的地球上分形无处不在，那我们有什么理由不认为宇宙就是一个分形呢？

实际上在好久从前，科学家们就已经开始思索这个问题，来试图破解宇宙的规律，甚至还由此产生了一门学问，被称为宇宙学原理。
人们认为，任何客观存在的物质，都有属于它们自己的规律，宇宙也不例外。牛顿找到了其中一个特性，那就是万有引力；而曼德博则是从分形的角度，来思索宇宙所具备的性质。
从宇宙的视角来看，无论是地球还是太空，都有着一种近乎完美的均衡状态。我们通过物理学上的能量守恒，和质量守恒定律，就可以看到这种均衡。
从100年前，天文学家哈勃确定河外星系存在后，人们开始意识到银河系代表不了整个宇宙，根据目前的研究结果，可观测宇宙中大约有两万亿个大大小小、形形色色的星系。

科学家们观测这些星系时，发现宇宙的确大概是一个分形结构，从宇宙中的任何方向和角度来看，好像都是一样的，这就是宇宙学原理中比力流行的一种理论：宇宙的各向同性。
假如单纯地看太阳系甚至是银河系，你会发现宇宙并不完全对称。这里有太阳，那里没有，木星在这一侧，土星在另一侧……
但是将标准放大到2亿光年、3亿光年甚至更多，就会发现宇宙在各个方向上，几乎完全是一样的。这里有星系，那里也有，这里有这么多，那里也有这么多。云云看来，宇宙的确具有各向同性，而且类似于一种分形结构。
假如说这种均衡是一种偶合，那么宇宙的诞生和人类的诞生，就像是曼德博聚集图形的一种掩饰，恰恰解释了这种偶合中，所含有的内在一定。也就是说没有偶然，只有一定，所有的偶然都是一定。

科学家们还发现，宇宙正是由强协力、弱协力、电磁力、引力，这四大根本力之间的相互作用，而稳固有序的。
假如其中的一个力，好比引力稍微强一点，那么宇宙中恒星的燃料就会很快耗尽，宇宙中将不会有任何一颗发光发热的恒星，而变得黑暗冰冷。假如稍单薄一点，恒星就无法发生核聚变反应，宇宙同样不会存在闪闪发光的恒星。
另外科学家还发现，宇宙在刚诞生时的膨胀速率，刚好可以形成运行稳固的星系，假如膨胀的速率快一点或慢一点，我们的宇宙就会乱成一锅粥。
那么类似如许的恰到好处，布满了一种强烈的设计感，而如许的设计感，在宇宙中却是不可胜数。
好比说地球可以或许诞生出生命，是由于和太阳的间隔不远不近，又恰好有木星和月球的掩护，还恰好存在着氧气、液态水、大气层、磁场、臭氧层等等，生命诞生需要的条件。只要其中任何一点堕落，哪怕是一点点的不对，人类将不复存在。
云云精准的恰到好处，就算是人类最顶尖、最高级的设计师，也难以设计的云云精准，可见其准确程度，并非自然可以形成的。

以是人们称曼德伯聚集是天主的指纹，由于他用简单的迭代分型，就非常精准的形貌出了、物质的简单与复杂、混沌与有序之间的关系和延展性，从微观粒子到宏观宇宙，莫不云云。
那么问题就来了，宇宙的一切，真的有大概就是被天主精心设计出来的吗？假如用曼德博聚集的分形几何来盘算，不是无穷放大、而是无穷缩小宇宙的话，有没有一种大概，我们真的会看到一幅宇宙的原始图形呢？而我们地球人类有没有大概，是天主自我相似的复制版呢？接待在留言区里写下你的想法，我们一起讨论。天下布满谜团偶然会有答案，我是喱头哥，本日的内容就到里了，喜欢我的视频，点赞关注和留言是对我最大的支持，我们下期再见。

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