分形与结构

2016-12-23 08:29| 发布者: 采编员| 查看: 955| 评论: 0|原作者: 风中散发的博客|来自: 新浪博客

摘要: 人类对于自然界的研究是从复杂到简单开始的，通过直观感受，猜测出一种自然界潜在的规律，然后，通过实验的手段不断的验证规律，得到某种自然法则。这种方式，是20世纪以前人类采用的科学研究方法，但是，在混沌现象 ...

人类对于自然界的研究是从复杂到简单开始的，通过直观感受，猜测出一种自然界潜在的规律，然后，通过实验的手段不断的验证规律，得到某种自然法则。这种方式，是20世纪以前人类采用的科学研究方法，但是，在混沌现象发现之后，整个自然科学的基础出现动摇。自然界，从来都不是规则的完美形状，并不是像我们研究的几何那样规整。你绝对不可能找到任何一条绝对的直线，也不会找到一个绝对的直角。人类的抽象，面对的现实是极度复杂和混乱，这个现实是很残酷的。这就需要解决一个问题：复杂性的源头，从数学上的解释到底是什么。庞加莱对三体引力现象的数学分析，是最早引发关于混沌现象的数学思考。图灵，是在生物学领域应用混沌原理进行数学分析的第一人。人们突然发现，整个宇宙，包括人体，其实都是建立在极其简单、确定的数学原则基础上，通过很简单的数学演变成极其复杂的混沌系统，这个发现是非常震撼的。原来我们这个世界，其源头并不复杂，甚至，是极其简单。但是，这种简单，自组织成极度复杂。从复杂的结果，反向回朔源头的简单，这是做不到的。但是，我们很清楚从简单，通过自组织可以形成复杂。分形，是洛伦兹发现的一个数学分支。他发现复杂的几何形状，其实是从很简单的几何形状通过自组织形成的。自然界任何极度复杂的几何形状，都可以从简单形状自组织形成，这就解释了整个大自然的运行法则。比如说，一棵树，树杈分支是分形基础，在这个基础上，树根、树干、树枝，都遵循极其简单的分叉模式进行分形扩张，形成形态各异的形状。这个结构的基础来自于分叉，在自行组织的原则下，通过外界的化学信号刺激影响出形态各异的结构。分叉的基础几何和外界的化学刺激，这两个因素是导致结构形成的根本原因，这就将全世界所有树木的结构形成原理彻底理清了。分形几何的发展，引入到人体，一下子就异常清晰的看到人体结构的混沌特点。人脑，是螺旋形自组织混沌系统结果。在固定的体积内，形成最大优化的脑皮层表面积，在螺旋形自组织的基础上，形成分形维数超过2.7的结构，这就是大脑。这个进化结构太牛逼了，在外界的固定条件限制下，内部自组织不断完善结构，最终形成完美大脑。肺部，是分叉形成气管，为了在固定体积内形成尽可能多气管，形成分形维数2.9的结构。平面和球面的维数是2维，长宽高是3维，2.9维几乎就是3维，可见人体进化肺部已经到极限的争取空间。动脉血管结构，也是分叉形状，分形维数超过2.7。无论我们的人体器官结构有多复杂，在生产这种器官的时候，需要的只是一个简单的数学自反馈公式，外加一个外界催化进程的化学环境，细胞的自行分裂和分裂后的自组织，就会自动形成混沌系统的结果：器官和身体。这就是生命形成的数学原理。

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