肥宅钓鱼网
当前位置: 首页 钓鱼百科

科学家终于发现了宇宙的形状(一个神奇的图案)

时间:2023-06-08 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 钓鱼百科

简单来说分形几何,就是一种几何学,研究的是无限复杂的几何图形。曼德博是最早使用计算机图形,来创建和显示分形几何图像的人之一。曼德博集合告诉我们,自然界中简单的行为,可以导致极为复杂的结果。

科学家终于发现了宇宙的形状?科学是否存在“尽头”?爱因斯坦认为,或许存在一个“大一统理论”, 用一段公式就可以解释和预测宇宙中的每件事情这个理论,甚至可以解释宇宙的四大基本力,强合力、弱合力、电磁力和引力之间的相互作用,这样的理论也被称为“万物之理”,我来为大家讲解一下关于科学家终于发现了宇宙的形状?跟着小编一起来看一看吧!

科学家终于发现了宇宙的形状

科学是否存在“尽头”?爱因斯坦认为,或许存在一个“大一统理论”, 用一段公式就可以解释和预测宇宙中的每件事情。这个理论,甚至可以解释宇宙的四大基本力,强合力、弱合力、电磁力和引力之间的相互作用,这样的理论也被称为“万物之理”。

可惜的是直到去世,爱因斯坦都没有找到这样的理论。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?

世界充满谜团 偶尔会有答案,大家好我是喱头哥,今天我们聊号称“上帝指纹”的曼德伯集合,点点关注,我们马上开始。

不可思议的“不约而同”

从历史的角度来看,世界上有太多的不约而同,比如各国的神话传说,都不约而同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终结期预言,和古印第安人传说中的末日预言,不约而同地相似等等。

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,有了越来越深入的了解。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。

人类对宇宙的了解十分有限,依然无法回答一些终极之问,比如说人类从何而来,宇宙中有多少个星球、边界又在哪里,在浩瀚的星空之中,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:不论是海岸线本身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,可以无限分下去,这就是著名的科赫三角形。类似的形状有很多,比如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,研究的是无限复杂的几何图形。这些复杂的几何图形在一定的定义下,图形都是自我相似的

所谓自我相似呢?就是一个物体的本身,和它一部分完全、或者是几乎完全相似,比如说罗马花椰菜。

罗马花椰菜非常漂亮,花球表面是由许多螺旋形的小花组成,小花以花球中心为对称轴,成对排列,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,竟然和本体是一模一样的。

曼德博集合

这样的例子,在自然界和现实世界中非常之多,例如珊瑚、树枝、雪花等等。

如果用电脑生成一副分形图形,就会看到同样的基本图形会重复出现,而且图样的尺寸,会无止境地不断缩小。

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,如果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、又特别简单,本来看似十分复杂的事物,实际上大多数,是可以用非常简单的公式来描述的。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换,大家发现了吗?当图形被无限放大的时候,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型,也是数学领域最复杂的概念之一,这就是著名的“曼德博集合”。

曼德博是最早使用计算机图形,来创建和显示分形几何图像的人之一。1980年,曼德博用计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”、“杂乱”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如此的结构精细、丰富多样,令人难以置信,十分不可思议。在传统几何学中,很难发现在如此简单的规律中,竟然蕴藏着如此复杂而生动的例子。

曼德博集合告诉我们,自然界中简单的行为,可以导致极为复杂的结果。曼德博集合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、乃至宇宙,是不是也可以用曼德博集合这样简单的模型,或者程序去描绘呢?

上帝指纹

曼德博又提出了分形宇宙的说法,他认为如果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?

实际上在很久以前,科学家们就已经开始思考这个问题,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征,那就是万有引力;而曼德博则是从分形的角度,来思考宇宙所具备的性质。

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平衡状态。我们通过物理学上的能量守恒,和质量守恒定律,就可以看到这种平衡。

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,发现宇宙的确可能是一个分形结构,从宇宙中的任何方向和角度来看,似乎都是一样的,这就是宇宙学原理中比较流行的一种理论:宇宙的各向同性

如果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……

但是将尺度放大到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。如此看来,宇宙的确具有各向同性,而且类似于一种分形结构。

如果说这种平衡是一种巧合,那么宇宙的诞生和人类的诞生,就像是曼德博集合图形的一种掩饰,恰恰诠释了这种巧合中,所含有的内在必然。也就是说没有偶然,只有必然,所有的偶然都是必然。

科学家们还发现,宇宙正是由强合力、弱合力、电磁力、引力,这四大基本力之间的相互作用,而稳定有序的。

如果其中的一个力,比如引力稍微强一点,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。如果稍微弱一点,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度,刚好可以形成运行稳定的星系,如果膨胀的速度快一点或慢一点,我们的宇宙就会乱成一锅粥。

那么类似这样的恰到好处,充满了一种强烈的设计感,而这样的设计感,在宇宙中却是数不胜数。

比如说地球能够诞生出生命,是因为和太阳的距离不远不近,又恰好有木星和月球的保护,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。只要其中任何一点出错,哪怕是一点点的差错,人类将不复存在。

如此精准的恰到好处,就算是人类最顶尖、最高级的设计师,也难以设计的如此精准,可见其精确程度,并非自然可以形成的。

所以人们称曼德伯集合是上帝的指纹,因为他用简单的迭代分型,就非常精准的描述出了、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,莫不如此。

那么问题就来了,宇宙的一切,真的有可能就是被上帝精心设计出来的吗?如果用曼德博集合的分形几何来计算,不是无限放大、而是无限缩小宇宙的话,有没有一种可能,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可能,是上帝自我相似的复制版呢?欢迎在留言区里写下你的想法,我们一起讨论。世界充满谜团 偶尔会有答案,我是喱头哥,今天的内容就到里了,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。

    推荐阅读
  • 错过了英语启蒙黄金期的大孩子(以前看到别人家牛娃就焦虑)

    郑老师寄语相信很多妈妈在育儿路上都和Branny妈一样,遇到过这样的焦虑。Branny妈妈在学习了大半年高端英语后,现在生活中能随时随地和孩子深度聊天,用英语探讨问题;孩子变化很大,不仅仅英语提升很快,还培养了良好的性格和行为习惯,经常得到学校老师和其他家长表扬、点赞。02前几天幼儿园老师和我聊天,说Branny有个优点,就是爱夸奖别人。我回家问Branny:老师表扬你很会夸人。有一次Branny看到有人在滑冰,他跟奶奶说:我也要滑冰。

  • 四时之始终万物之祖宗出自哪本著作(你有看过吗)

    下面希望有你要的答案,我们一起来看看吧!四时之始终万物之祖宗出自哪本著作四时之终始,万物之祖宗出自《孙子算经》。《孙子算经》是中国古代的一本数学著作,原序写道:“夫算者︰天地之经纬,群生之园首,五常之本末,阴阳之父母,星辰之建号,三光之表里,五行之准平,四时之终始,万物之祖宗,六艺之纲记。”书中最著名的是下卷中的“鸡兔同笼”问题,对后世产生了深远的影响。

  • 晚餐几点吃饭好(晚餐几点吃更健康)

    美国《营养素》杂志刊登日本一项最新研究发现,早点吃晚餐可改善24小时血糖水平,还能改进次日早餐后的脂质代谢。日本熊本县立大学研究小组对参试者展开随机交叉研究。为期3天的试验研究中,参试者分别被安排晚9点吃晚餐和晚6点前吃晚餐。参试者佩戴可连续监测血糖的装置以评估血糖变化情况。排除第一天数据的原因是为了调整前一天膳食的影响。

  • 迷你世界一层小麦收割机教程(收割机制作方法)

    下面希望有你要的答案,我们一起来看看吧!迷你世界一层小麦收割机教程选一块9x9格的空地。从中央一格向边缘挖1*6*2(深)的水渠将水渠表面4格填上泥土,下方六格空出以供水流动。在台阶围栏外侧上方增加石头围栏。在突出的石头上放置电石火把(供电用)、拉杆(开关)。在石头围栏上放置电石粉,中继器。通电后的活塞弹出。在通电后弹出的活塞上放置台阶材料,中间空出,放水用。需要注意电石粉的长度,确保4个活塞全部处于通电状态。

  • ipad平板怎么截屏(苹果平板怎么截屏 截图)

    不过,这种方法比较麻烦,特别是苹果ipad屏幕比较大,操作起来不是很方便,有时候没按好可能就直接锁屏或者退出当前程序。对于未越狱的苹果ipad,要想得到截一小块的图片智能对常规截图方法得到的截图进行裁切。

  • 桂味荔枝原产地在哪(桂味荔枝原产地介绍)

    我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!桂味荔枝原产地在哪桂味荔枝原产地在广东,主要是广州郊区普遍栽培的品种之一,增城、东莞、新会等城市比较多,其次在中山、南海、顺德、清远等地区也均匀栽培。其中最有名的桂味荔枝应该是广州罗岗镇所产,广西部分地区也有盛产,比如钦州市灵山县。

  • 东方红一号卫星超重(东方红一号卫星超重)

    东方红一号卫星超重1957年10月4日,苏联发射了全世界第一颗人造卫星,这是人类史上具有里程碑意义的大事。回国后,毛主席在一次会议上正式提出,中国也要搞人造卫星。因此,可想而知我国科研人员的压力有多大。钱学森独具慧眼,从众多科学工作者中选中了年轻的孙家栋。聂荣臻元帅当时也正遭受着冲击,不好表态,就上报给了周总理。

  • 目前凯尔特人有什么特点(凯尔特人是如何被)

    墓室中的陶器和琥珀表明当地人与欧洲南部和北部地区均有贸易往来。哈尔施塔特墓葬群是第一批与他们相关的考古学发现。法国勃艮第地区的拉索瓦山、德国南部的霍伊纳贝格均属于这种情况。在某些情况下,劫掠会演变为定居。凯尔特人聚落的规模往往不大,以精耕细作的农业生产为主。有证据表明这些人使用一种通用语言,这令“凯尔特人”具有某种内在的统一性。

  • 饼的家常做法(家常饼怎么做)

    下面内容希望能帮助到你,我们来一起看看吧!饼的家常做法食材:白面500克。水300克,食油100克,精盐5克。将白面倒入盆内,加水和起,用棒子搅匀,放在案板上稍揉后揪10个剂子,逐个用擀杖擀开刷上油,撒上精盐和面扑卷起盘旋,再擀成直径约12厘米的大圆饼,两面刷上油,在鏊上翻烙成金黄色即成。

  • 佟丽娅又惹出轨传闻(佟丽娅又惹出轨传闻)

    佟丽娅又惹出轨传闻了,对方是雷佳音。可没想到不久后,就惨遭雷佳音妻子亲自打脸。言下之意很明确,一来秀恩爱,二来否认丈夫出轨,一切皆是谣言。甚至一度传出消息,柳岩被圈内孤立封杀。今年春节的时候,谭松韵的妈妈,不幸车祸离世。春节是一年中最温暖的时刻,这个女孩此时,如坠冰窟。事发后,谭松韵一时间仿佛人间蒸发,失去了消息。是媒体为了吸引眼球,故意将原本元旦时的照片,篡改到了谭松韵妈妈过世后的那几天。