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数学能研究彻底混沌与分形吗?

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stardust| 2026-8-8 21:57

  混沌是非线性系统演化的不可预测现象,对应的图像是分形。分形不可导,是粗糙的,例如门格海绵、科赫雪花、魏尔斯特拉斯函数的图像、康托尔集、逻辑斯蒂图、曼特博罗集等图形,以及海岸线、血管、树木、闪电、湍流;流形则是与线性系统密切相关,是可导的,光滑的,例如常见几何体,球、长方体、棱锥、球壳,以及汽车、飞机、房子、电视、电脑、手机等物品。分形最大的特点是自相似性,因为分形不可导,所以无法放大后变成平滑的低维面,所以总是出现类似原来的图像的形状。

  分形的自相似性让我想到了自指与悖论,我在想,两者是否有某种可怕的联系,这或许是真的。或者说,哥德尔不完备定理的几何意义是什么?

  首先,把系统对应图形可以看作是大量点连接形成的图,图中间是包含面的,但是这很复杂,所以可以把面去除,这会损失一定的信息,但是可以简化问题。对于有限图,可以用邻接矩阵表示,所以数量是可数无穷\(\aleph_0\),可以和哥德尔数一一对应。具体的对应方式暂时不是很清楚,个人认为可以用图灵机,图灵机的运算过程可以视为在图上穿行,可以对应图,图上可以连接外部输入,以及输出到下一张图。对于哥德尔不完备定理的\(sub(n,n,17)\),可以表示为一张图,但是这张图很特殊,因为输入包含自身,在包含的自身也包含自身,这个图是一个无限嵌套的自相似的图,对应的正是一个分形,所以这个分形于悖论等效,无法研究。

  这里举一个简单的例子:有这一个图,2个输入1个输出。
屏幕截图 2026-8-8 2144.png
  两个输入就是自身的情况是这样:
屏幕截图 2026-8-8 2154.png
  出现了分形,所以分形和自指是等价的。

  这样,就证明了一个可怕的结论:分形即悖论,很多分形无法用数学研究。很多混沌系统可能也是,N-S方程解的判定问题可能不可证明或证伪。

  我们不知道,我们不能知道。

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