【知识搬运】曼德勃罗集—“上帝指纹”

人类对于宇宙总是有着各种各样的迷思,古往今来,无数的智者在对着深邃的夜空沉思,希望能从中找到答案。他们从追问人类是如何诞生的,到追问宇宙如何诞生的,不断地探索着未知。

而在这个过程中,许多智者也曾“怀疑人生”,比如爱因斯坦在晚年就曾喃喃自语,认为宇宙中的一切都是“安排好的”

那么,宇宙真的是被设计出来的吗?科学家发现的神奇图案“上帝指纹”到底是什么呢?

仰望星空的人

“上帝指纹”是什么?

大家想象中的上帝是什么样子呢?恐怕大部分人率先都会想到一个白胡子老头。虽然咱们此生是无缘看见上帝的真容了,毕竟我们也不信教,但却可以一起来看看上帝的指纹到底是什么模样。

所谓的上帝指纹指的是曼德勃罗集,从其形状看来,它似乎只是一个平平无奇的对称图形,并没有什么特殊的。但是如果我们将这个图形放大,你就会发现原来各个细枝末节的地方,竟然都与整体有着超高的自相似性。

曼德勃罗集

 从本质上来说,这是一个迭代公式,式子当中的变量都是复数。所以当你按照这个式子进行代入计算的时候,局部的图形都能和整体表现出相似的地方,并且这种相似往往是集中在细微之处的,要仔细观察才能发现。

曼德勃罗集放大之后

 而发现这个上帝指纹的人正是伯努瓦·曼德勃罗,他不仅创造了这个奇特的图形,还是分形理论的创始人。

作为数学家的他,对于自然界当中一些碎片式的东西十分感兴趣,而在长期的观察之下,竟然真的让他发现了这些碎片中暗含的规律。

伯努瓦·曼德勃罗

 在1973年时,曼德勃罗首次提出了分形几何的设想,让这一理论在后来成为了现代数学的一个新的分支。

而分形几何其实就在我们的身边,比如你看到的破碎海岸线以及当做食材的花菜,都暗含着分形。再往小了说,人类大脑的皮层、毛细血管的分布,其实也是分形。

对此美国著名物理学家惠勒甚至直接说出了:“今后谁不熟悉分形,谁就不能被称为科学上的文化人。”

分形几何是什么 

所以分形从本质上来说,就是自然界当中所有的东西,看似毫无关系,实际上在细微之处都有着相似之处。

比如你手腕内部交叉分错的血管,就和河流的脉络一样错综复杂,也和树上的枝杈一样,甚至和你现在使用的互联网都有相似之处。需要注意的是,这里说的并不是一模一样,而是“相似”。

想必说到这儿大家已经明白了,为什么要将那个看起来平平无奇的曼德勃罗集称为“上帝指纹”,因为分形就好像是人类解开一切复杂谜题的密码锁,告诉你不论这宇宙再大、结构再复杂,到最后都会与你身体中的毛细血管表现出相似之处。

错综复杂的毛细血管 

也正因如此,许多人开始怀疑整个宇宙的真实性,认为宇宙可能是被设计好的,毕竟如果是出自同一个程序的东西,那么表现出相似性就没什么奇怪的了。

宇宙是被设计出来的?

许多人可能觉得,自己挣着几千块的工资,并不需要去操心宇宙到底有没有造物主。但实际上,探索未知和好奇心是每个人生来就有的天赋,所以偶尔在闲暇时分思考一下宇宙的可能性,又有何不可呢?

人类天生就很好奇

如果说曼德勃罗集带人们认识到了,万物自然的“规律”所在,那么,地球和生命的巧合,就加深了这种怀疑。要知道,假如宇宙真的存在规律,那是否就意味着有设计规律的这个人呢?

我们常常将人类的诞生,归结于幸运二字。但其实仔细思考这种概率,就会发现我们的幸运似乎不是“天生”的,而是人为的。首先以目前探索太阳系其他行星的结果来看,除了地球有生命,宇宙四处都是一片孤寂,所以地球和人类显得太“突兀”了。

与众不同的地球 

其次当我们观察地球与太阳之间的距离时,也会发现咱们处在一个恰到好处的位置,毕竟离得太近特别热,离得太远又接收不到足够的热量,使自己变得一片冷寂。

而大家思考一下,假如我们养了一朵非常娇嫩的鲜花,会一直将它放在阳光下暴晒或者永远不让它晒太阳吗?而当把鲜花置换成地球的时候,一切就合乎情理了。

地球的位置恰到好处 

最后就是人类生活在宇宙之中,文明的时间对于宇宙而言可能连微秒都算不上,但是我们竟然能通过各种方式认识和了解宇宙。在每一个时代,似乎都有一个与“造物主”心灵相通的神人,将更多的宇宙规律找到并呈现在我们的面前,让人类文明的发展攀上另一个高峰。

历史上的那些“神人” 

综上所述,再加上分形理论,宇宙的“设计痕迹”确实有些明显。不过在尚未有确切的定论时,我们无法将其当做真理,因为大家虽然会在日常生活中吐槽“女娲”为什么不将自己捏的好点儿,但却很难接受我们真的是被设计出来的。

一方面是畏惧设计我们的造物主,另一方面则是会觉得既然都被设计了,那么一生就会按既定的程序走。这辈子的起落祸福早在降生时就已经安排好了,那么何必还要去与命运对抗呢?

宇宙造物主 

因此,人类更愿意相信宇宙是通过大爆炸产生的,这是一个意外或者自然的过程,与所谓的造物主之间并无关系。

而更多科学家在相信自然之力的同时,也指出宇宙确实是混沌的,混沌之中产生了无数的随机结果。不论是太阳系还是地球,亦或是人类和地球上的任何一株花草,都由混沌中诞生。

宇宙大爆炸 

世界是“混沌”的结果

所谓的混沌理论是爱德华·罗伦兹发现的,他是一名气象学家兼数学家,在观察天气的时候,他发现了许多不同寻常的东西,其中就有混沌理论。

混沌理论最典型的代表就是大家熟知的“蝴蝶效应”,这个震动的蝶翼其实是电脑程序模拟气候变化之后的图像。

据悉“混沌理论”被认为是:“对基础科学产生了深远影响,继牛顿之后让人类对自然的看法发生了翻天覆地的变化。”

蝴蝶效应

值得一提的是,许多人对于混沌一词有误解,认为混沌就是复杂无法解释的东西。但实际上,混沌指的是即使在一个精准运转的系统当中,使用简单的算法,依旧会产生不可预测的结果,所以混沌本身代表着未知

决定论和混沌理论

 而这些未知当中,却又能够隐藏着一样的规律。因此,从本质上来说,我们看到的世界,确实是在算法之下由一个个意外构成的,但这些意外并不是毫不相关,而是受着最简单规律的支配。一个东西,看上去再杂乱无章,其实都源于简单的规则。

也正是因为这样,一代又一代物理学家才会前仆后继的去寻找宇宙当中的“最基本规律”,毕竟复杂的宇宙其实也是诞生在这种简单规律之中的。这时可能许多人都想到了老子在《道德经》当中提到的,“道生一,一生二,二生三,三生万物”的表达,这句话的深意就正好与咱们今天所说的东西串联了起来。

万事万物与道有关

 混沌告诉了我们,复杂的万物产生于简单的规则。分形则告诉我们,自相似性永远能在更小的尺度上为你展示出大尺度当中相同的图案。

因此,你眼眸中的“万千星辰”可能与你的眼眸之间本就有着密切的关系,当你看到的细节越多,你就会越接近宇宙的真相。可真相如果真是宇宙是被设计的,你会有勇气接受这个现实吗?

自然界多样的分形图案 

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