分形理论:小事见大局 一日看一生
分形理论:小事见大局 一日看一生
分形理论是描述大自然的几何学,它不仅展现了数学之美,更揭示了世界的本质。从受精卵分裂到人体器官结构,从原子结构到宇宙天体,分形理论无处不在。本文将带你走进分形理论的世界,探索这个神奇的科学概念。
什么是分形理论?
分形理论的数学基础是分形几何学。1967年,美籍数学家本华·曼德博在美国权威的《科学》杂志上发表了题为《英国的海岸线有多长?统计自相似和分数维度》的论文。在空中拍摄的100公里长的海岸线与放大了的10公里长海岸线的两张照片,看上去十分相似。
在制作里程碑式科幻《星球大战》的时候,波音飞机公司的卡彭特协助工程师完成飞机下空绵延的山脉特效,一度苦恼于当时落后的电脑绘制技术。最终卡彭特从分形理论里面找到了灵感,利用不同三角形的叠加,三天时间便绘制出逼真的山脉。1978年,奥斯卡首次设立“最佳视觉效果奖”,正是颁给《星球大战》,由分形理论得到启发,卡彭特开创了特效制作的新纪元。
所以,什么是分形理论?局部通过整体“自相似”而分形,即局部与整体的相似性。
造物主是个程序员?
从受精卵分裂,一变两,两变四,按照简单的规则无限次复制,最后成了如此复杂的人,量变引起质变,一个细胞蕴含着整个生命的信息。其实人体的肺部、大脑、肝胆和小肠的结构、泌尿系统、神经元的分布以及双螺旋的DNA结构等等,都有明显的分形特征:自相似性。甚至生物体中每个单元的形态结构、遗传特征,在不同程度上可看作是生物整体的缩影。
细思极恐,如果世上真的有造物主,那他就像是个程序员,整个世界都是重复和累积的产物。微观世界里的原子结构,和宏观宇宙的天体结构,竟如此的相似。如果把一个原子放大10的17次方倍,其环绕结构、各方面表现出来的性质,都与太阳系相似。再放大到10的30次方倍,那么所得到的很多力学和结构常数,和银河系中各种天体运行的计算常数也非常相似。
从基本粒子到原子到分子、高分子、细胞、器官、生命体,从恒星到星系到星系群、星系团、超星系团、宇宙,它们在比例的数量级上是基本一致。这相当有趣,我们的星球其实会不会就是一颗电子,宇宙是一个更庞大的生命体。或者微不足道的电子,可能就是一个星球……
宇宙酷爱自相似,哪怕是一个原子,也能看到整个宇宙,这也是佛家说的“一花一世界”。道家也早就提出了分形理论:道生一,一生二,二生三,三生万物。看来我们的传统文化思想和现代科学往往讲的就是一回事。
小事见大局 一日见一生
那么,分形理论给了我们什么启发呢?《宗门武库》说到:“如饮海水一滴,便知百川之味。”
1、 我们都听过“成大事者不拘小节”,但事实上我们常常看到越是水平高的人,越注重细节。东汉时期的陈蕃,学识渊博,胸怀大志,以天下为己任。一天,他父亲的老朋友薛勤来看他,见他独居的院内杂草丛生、秽物满地。就对他说:“你怎么不打扫一下屋子,以招待宾客呢?” 陈蕃回答:“大丈夫处理事情,应当以扫除天下的祸患这件大事为己任。为什么要在意一间房子呢?”薛勤当即反问道:“一屋不扫,何以扫天下?” 陈蕃听了无言以对,觉得很有道理。从此,他开始注意从身边小事做起,最终成为一代名臣。
这是耳熟能详的“一屋不扫何以扫天下”的故事,老子也曾说:天下难事,必作于易;天下大事,必作于细。能成大事者必然注重细节。当然,这并不一定和“成大事者不拘小节”相矛盾,后者含义更应该是成大事者当心胸宽广,目光长远,“宰相肚里能撑船”。
2、 早中午晚,春夏秋冬,生老病死,我们经历的一天、一年和一生,重复、积累、自我相似、迭代,看似偶然实则必然。一日看一生,如果这一天都过不好,那如何去过好我们的一生呢?今日的精神面貌、处事方式、社交状态便可窥探一生的际遇。
宇宙万物都有自己注定的运行轨迹,这似乎有点宿命论的意味,但哪怕人生早已有剧本,我们依然有机会改变自己的未来——通过改变当下这一刻,做好每一个当下,就是人生最好的路。
分形理论也能应用在市场营销、股票投资等方方面面,可见,由术入道,然后以道御术,可通行天下。
ps:
1、可观测宇宙以上和普朗克长度以下没有实践和理论支持,纯属脑洞,大部分思考只是哲学思辨,非严谨科学;
2、图片来源于网络。