分形的概况

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芒德布罗曾经为分形下过两个定义:
(1)满足下式条件
Dim(A)>dim(A)
的集合A,称为分形集。其中,Dim(A)为集合A的Hausdoff维数(或分维数),dim(A)为其拓扑维数。一般说来,Dim(A)不是整数,而是分数。
(2)部分与整体以某种形式相似的形,称为分形。
然而,经过理论和应用的检验,人们发现这两个定义很难包括分形如此丰富的内容。实际上,对于什么是分形,到目前为止还不能给出一个确切的定义,正如生物学中对“生命”也没有严格明确的定义一样,人们通常是列出生命体的一系列特性来加以说明。对分形的定义也可同样的处理。
分形一般有以下特质:
在任意小的尺度上都能有精细的结构; 太不规则,以至难以用传统欧氏几何的语言描述; (至少是大略或任意地)自相似豪斯多夫维数会大於拓扑维数(但在空间填充曲线如希尔伯特曲线中为例外); 有著简单的递归定义。
(i)分形集都具有任意小尺度下的比例细节,或者说它具有精细的结构。
(ii)分形集不能用传统的几何语言来描述,它既不是满足某些条件的点的轨迹,也不是某些简单方程的解集。
(iii)分形集具有某种自相似形式,可能是近似的自相似或者统计的自相似。
(iv)一般,分形集的“分形维数”,严格大于它相应的拓扑维数。
(v)在大多数令人感兴趣的情形下,分形集由非常简单的方法定义,可能以变换的迭代产生。 上世纪80年代初开始的“分形热”经久不息。分形作为一种新的概念和方法,正在许多领域开展应用探索。美国物理学大师约翰·惠勒说过:今后谁不熟悉分形,谁就不能被称为科学上的文化人。由此可见分形的重要性。
中国著名学者周海中教授认为:分形几何不仅展示了数学之美,也揭示了世界的本质,还改变了人们理解自然奥秘的方式;可以说分形几何是真正描述大自然的几何学,对它的研究也极大地拓展了人类的认知疆域。
分形几何学作为当今世界十分风靡和活跃的新理论、新学科,它的出现,使人们重新审视这个世界:世界是非线性的,分形无处不在。分形几何学不仅让人们感悟到科学与艺术的融合,数学与艺术审美的统一,而且还有其深刻的科学方*意义。

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