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Mandelbrot:美麗的碎形(fractal)

冒牌自然老師註: 高中開始知道碎形是因為讀了天下文化出版, 邱顯正先生翻譯的"柏拉圖的天空". 接著讀了大氣系林和教授及其高徒們的譯作"混沌". 發現仔細講究的話, 這是一門不算新, 但是卻有許多新應用的學門. 重點是它的多研究結論和應用都很讓人感到驚奇和意外. 有興趣的人應該可以找找台大物理系陳義裕教授請教問題.

引自科學松鼠會
發表於 2010-10-25 18:52
文/黃秀清

謹以此文悼念碎形(fractal, 中國翻譯成分形)之父(Mandelbrot)曼德布洛特先生!



著名數學家,被譽為碎形之父的Mandelbrot先生,美國時間2010年10月15日在美國麻州劍橋辭世,享年85歲。他用“美麗”改變了我們的世界 觀,他被認為是20世紀後半葉少有的影響深遠而且廣泛的科學偉人之一,1993年他獲得沃爾夫物理學獎(Wolf Prize),他是美國科學院院士,生前還被選為美國物理學會、美國統計學會、IEEE、計量經濟學會、數理統計學會等學會的會士。

大概是擁有猶太人血統,他是一位非常另類的科學家,特立獨行,喜歡提出新問題和新猜想,他的論文涉及數學、資訊理論、經濟學、金融學、語言學、生理學等幾 十個學科。曼德布洛特前半生的學術生涯可以用“坎坷”兩字來形容,過著打一槍換一個地方的學術“流浪者”的生活,孤獨地一個人行走,沒有同道,論文幾乎都 被主流學術界無情地槍斃,被退回的手稿堆積如山。堅強的他選擇了創立新的學科,自己開拓一片天地,奇跡終於出現了,1975年他獨自創立了碎形學,出版了 一系列奠定碎形學說的著作,贏得了世界性的聲譽和學術地位。




碎形(Fractal)一詞,是曼德布洛特創造出來的,其原意是不規則、支離破碎的意思,所以碎形幾何學是一門以非規則幾何形態為研究物件的幾何學。按照 碎形幾何學的觀點,一切複雜物件雖然看似雜亂無章,但他們具有相似性,簡單地說,就是把複雜物件的某個局部進行放大,其形態和複雜程度與整體相似。在碎形 世界中,每個人都可以在身邊熟悉的事物中找到戲劇性的新發現,比如“中國的海岸線有多長”?碎形學認為這是一個不確定的答案,海岸線的長度取決於你用什麼 樣刻度的尺子進行測量,刻度越細,所測量的海岸線長度就會更長,乃至無限。如今碎形學的研究成果已經廣泛地應用於物理、化學、生物、地質、農業、金融、藝 術等諸多領域,其不規則圖形設計理念甚至影響流行文化。





如果我沒有記錯的話,最早把碎形引進中國的是中科院瀋陽金屬所的龍期威研究員,他首先把碎形理論應用於金屬斷裂的研究,龍期威先生還為在中國推廣碎形學的 研究做出了貢獻,這其中最大的“受益者”當屬四川大學校長謝和平院士。我至今仍清楚地記得,1989年在金屬所舉辦的全國碎形學研討會,恰好在金屬所學習 的我經常去旁聽,那次研討會留給我最深印象的不是那些做報告的專家,而是坐在我身邊的一位壯漢,他特喜歡提問題,那濃重的湖南音總能引起全場一片善意的笑 聲,他就是謝和平先生,誰也沒有料到日後他會成為一名院士和著名大學的校長,他學術上最大的貢獻就是把碎形方法引入到裂隙岩體的研究,形成了裂隙岩體非連 續行為碎形研究的新方向,不誇張地說是曼德布洛特先生的美麗碎形成就了謝和平先生。

有學者這樣說過:“為什麼世界這麼美麗,因為我眼睛看到的都是碎形”,大到海岸線、山川形狀、天空的雲朵,小到一片樹葉、一片雪花、皮蛋裏的花紋,碎形無處不在,無處不有。
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