这也就是著名的“海岸线悖论”:一个有限的区域大不列颠岛,却有一个无限长的周长。
两千多年来,几何学的研究主要集中在欧几里得几何上。
正因为如此,欧氏几何中由直线或曲线、平面或曲面、平直体或曲体所构成的各种几何形状,一直是人类认识自然物体形状的有力工具,还是各种学科的理论基础
以致于物理大佬伽利略断言:“大自然的语言是数学,它的标志是三角形、圆和其他几何图形”。
但,真的是这样吗?
其实不然,数学课堂上学到的几何如三角形、四边形等都是理想的状态。
在现实中,云不是球体,山不是圆锥体,海岸线不是圆,树皮不是光滑的,闪电传播的路径也不是直线。
显然,面对这些不规则不光滑不连续的几何形体,“万能”的欧式几何并不管用的。
这些无法解释的现象,机智的数学家们早就发现了。但没办法,问题实在太怪异了,致使数学家们不得不花上一个世纪的时间来解决。
数学怪物
- Weierstrass 函数
1872年7月18日,卡尔·维尔斯特拉斯(Karl Weierstrass)创造了第一个函数怪物: Weierstrass函数,狠狠打脸当时的数学家。
要知道,当时大部分数学家认为除了少数特殊的点以外,连续的函数曲线在每一点上总会有斜率。但Weierstrass函数却偏偏不走寻常路,在曲线上呈现“处处连续,处处不可微”。
皮亚诺曲线
1890年,意大利数学家皮亚诺(Piano)构造了一条违反数学直觉的曲线,该曲线自身并不相交,但是它却能通过一个正方形内部所有的点。
换句话说,这条曲线就是正方形本身,拥有和正方形一样的面积。
均匀地流过芯片表面并保持其冷却。
又比如说,在医学上的分形应用。
很多时候,借助CT扫描和MRI机器等现代成像设备生成的大量的数据,即使是训练有素的专家,也没有办法又快速又准确弄清所有数据。
但有了分形理论就不一样了,因为人体内到处都是分形,我们可以使用分形数学来量化,描述和诊断,以达到治愈疾病的目的。
其中,我们可以根据健康肺和患病肺之间分形维数的不同,对疾病采取自动检测。
又比如说,在工程学上,工程师会采用分形理论构建高强度电缆,从而实现巨型悬索桥的建造。