五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】道法自然——世界的运作方式的哲学思考 -- baiqi

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家园 【原创】混沌理论

一、混沌理论

  1.许多事物间的相互作用规律都可以用一个方程及初始值来表示。不少方程,初始条件的微小改变,使得该方程所描述的运动,在任何时间点,都与微小改变前偏移很小,也就是说初始条件的小变,整个系统的改变也很小。所谓chaos,指的是一个方程式(微分或偏微分方程式)及其依赖其初始条件,初始条件的微小改变,可以使整个系统变化巨大,如果初始条件是知道的,整个系统是知道的,但是初始条件太多太复杂,你根本就无法知道初始条件。

  

   2.方程的本质形式是

  z=f(z)

  f(z)可以是z的微分形式或者是偏微形式,或者是普通形式(如z=z+1),f可以是向量函数。

  该形式以初始值增长的角度来看就是, 每一次都在原先生成的系统的基础上持续增长,也就是自组织概念。f(z)有可能形式上很简洁,但持续增长后的z会越来越复杂,f(z)就是简单的 pattern,z就是复杂的结果。

  在原先生成的系统用同一种规律继续增长,这样系统呈现出自相似的特点,比如说河流,山川,树枝,海岸线,每一条支流,都与主流相似;每一条山脉都与包含这条山脉更大的山脉相似,每条树的分支都与这条分支所在的更大的树相似,每一局部海岸线都与所在的更大的海岸线相似;这种现象的产生从迭代的角度来看是自然的,整体的形状由初始值与函数f决定,而每一次迭代产生多个集合,不同的集合构成不同的初始值,再与f相互作用,产生新生的不同形状,但这些形状都与整体的形状类似。事实上利用这种理念,计算机学家不用采集很多数据,但能描绘出与自然界十分相似的山峦图形。在自然界还有广泛的这种自有相似性的形状,如云朵的形状,海浪的形状等等,构成了分形学学科,而这类具有自相似形状,混沌系统最终的发展趋势,称之为分形。

  

  3.根据2,可得出宇宙的形成,可能一开始是十分简单的(初始z)很简单,发展到现在,迭代了太多次(如果 f(z)是偏 微分形式,用迭代这个词就不太合适,但是在计算机计算时,我们的确只能用不断迭代的方法来计算),已经很复杂了。宇宙以初始值为奇点,不断的迭代,出现了各种山川河流,出现了各种物种,继续迭代,物种发生了进化,并继续产生不同的物种,人也是迭代的产物。迭代的pattern可能很简单,但当前局面已经很复杂,整个迭代过程在人的意识看来也觉得十分繁杂,人们从各种事物当中寻求规律,然后从规律当中寻求规律,本质上就是要找到这个简单的pattern,当然,这个pattern,我们没有找到,初始值也没找到。

     

  不过,这个pattern能有朝一日被找到吗,它实际存在的吗?这是个问题。

  

  4.根据1与2,于是得出即使我们知道pattern,我们仍然无法预测,因为初始条件是不明的,初始条件不明,任一个忽略了的因素,可能都会在迭代后产生巨大的影响。


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