让人着迷的科学! 我们身边的混沌理论
要详细的把混沌理论说透彻,以笔者的知识储备能力肯定是做不到的,毕竟科学界仍在混沌理论的世界里探索着,笔者这等5毛党外行人怎么可能参透博大的混沌理论和宇宙奥秘。不过即使这样,在浅显易懂的范围内我们还是可以一窥混沌理论的精彩和强大,正所谓内行看门道外行咱们就看看热闹,丰富一下知识,也许就此你基于牛顿经典力学的三观尽毁也说不定。首先我们就来说说什么是混沌理论。
其实混沌理论是一个很大的范畴,是一个广阔的系统,它广阔到经典科学几乎无法企及的高度,它包含着规律和混乱之间的某种联系,它甚至关系到宇宙的奥秘和解释生命的秘密。
学术一些来定义维基百科是这样描述的:混沌理论是关于非线性系统在一定参数条件下展现分岔、周期运动与非周期运动相互纠缠,以至于通向某种非周期有序运动的理论。在耗散系统和保守系统中,混沌运动有不同表现,前者有吸引子,后者无(也称含混吸引子)。从其中一个角度去定义混沌理论可以这样描述:给定简单初始条件和既定的非线性发展规律下,在简单初始值按照发展规律发展的过程中将发生不可思议的复杂变化,并且复杂到我们难以预测的程度。(这是笔者自己从简单到复杂这个片面角度的定义,可能更容易理解混沌的这一分支部分),从这个角度的定义就很容易解释本文开始笔者所做的实验。从定义上看很难看出说服力?支撑这个理论有什么根据吗?有。
● 数学与混沌世界
最早窥探到混沌理论系统的人不是物理学家、不是天文学家,而是一位数学家,相信学数学的朋友都一定会听说过他,搞IT的屌丝们也无时无刻没有他智慧结晶的陪伴。他的名字叫阿兰图灵,我们现在最常用的电脑很大程度上都基于这位天才的构想才得以实现今天繁荣的局面。暂且不谈这位英年早逝的天才对其他领域做出的杰出贡献,单说混沌理论,他是如何从数学角度窥探到混沌理论?
早年间在图灵仅16岁的时候,便开始拜读爱因斯坦的著作,他不但能够理解爱因斯坦的著作,并能够从这些著作中体味出爱因斯坦对于牛顿力学存在某种程度上的质疑,这种质疑的思想促使后来的他尝试从一个完全没有人尝试的角度去解释自然和生命,用数学公式!这种在当时几乎反人类的想法绝对与图灵没有接受过系统教育钝化思想有关系,因为实在太有创造性......以至于让如今的我们理解起来都有点困难,以至于经典的牛顿定律对这些现象也是无可奈何。
在后来的研究当中他发现,某些数学公式是可能用来解释其他科学无法解释的生命和自然现象的,比如胚胎的发育时的细胞分化(还记得吗?上学的时候生物老师只讲过胚胎发育过程中基因如何表达复制和分裂却从未着重叙述这些细胞如何有序的自行分化成各个复杂的器官)、奶牛斑马豹子的花纹。这些本来无组织的细胞个体,形成自组织分化并形成不同器官以及不同花纹的表皮。你可能会问这些花纹于混沌理论有什么关系?回想一下我给出的通俗定义,你就不难发现,图灵用数学给出了事物发展的初始条件和用公式组成的简单发展模式,于是产生了什么?由简单的初始条件和简单的发展规律产生了我们看似毫无规律的复杂的难以预测的奶牛表皮花纹,而且经后来证实奶牛花纹形成确实与这样的规律有关系。可能你觉得只是这样不足以证明,没关系下面我们从反方向去证明混沌理论的真实性。
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