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蝴蝶效應:從分形到混沌 封面

蝴蝶效應:從分形到混沌

張天蓉

2467人在讀
11萬字總字數
¥48.3定價

內容簡介

有人將分形和混沌理論譽爲繼相對論和量子力學之後的20世紀物理學的第三次革命。本書首先描述了各種分形的基礎知識和特性,包括線性迭代產生的分形如分形龍、科和曲線等,以及非線性迭代產生的曼德勃羅集、朱利亞集等。通過這些例子,介紹了自相似性及分數維的概念。然後,遵循混沌現象發展的歷史,通過講述龐加萊的三體問題、洛倫茨的蝴蝶效應等等故事和趣聞,將讀者帶進神奇混沌理論的天地中。再進一步通過對一個簡單混沌系統--邏輯斯蒂映射的探討,詳細介紹分岔理論、穩定性、及費根鮑姆普適常數等概念。 本書後半部分,介紹了分形和混沌在各個領域的應用及前景、分形和混沌的關係、以及與分形混沌密切相關而發展起來的複雜性科學。 俗話說:“授人以魚不如授人以漁”,作爲科普書,介紹知識固然重要,傳授科學研究之方法更爲重要,本書極力體現這個宗旨。作者不僅介紹科學,還煞費苦心地重點介紹科學家作出重大發現時的思路歷程,帶領讀者一起思考,從前人的經驗教訓中得到深刻啓示,從而激發讀者的好奇心和創造力。 一本老少皆宜、文理兼容的科普讀物。圖文並茂,用輕鬆有趣的語言,加之通俗生動的圖解,來講述深奧難懂的科學理論。爲廣大讀者剝開理論的堅果,使不同領域的人士,都能領悟到數學及物理學的無窮魅力。

讀者書評

★★★★★

本書精華: 1. 大衆入門複雜性科學首選!《蝴蝶效應:從分形到混沌》用直觀案例拆解抽象理論,讓你輕鬆讀懂混沌與分形的核心邏輯。 2. 從分形圖案到蝴蝶效應,這本書借科學史、跨學科應用講透複雜系統,有趣又有料,新手也能輕鬆get知識框架。 3. 不止學知識,更學科學思維!這本書帶讀者探索混沌理論,還傳遞“質疑-建模-驗證”的思考方式,啓發跨學科視角。

★★★★★

“蝴蝶效應”原本指的是,美國紐約(舉個例子)的一隻蝴蝶扇了扇翅膀,就可能在大氣中引發一系列的連鎖事件,從而導致英國倫敦(舉個例子)出現了一場暴風雨。也就是說,在天氣系統中,初始條件的極微小變化,可能導致預報結果的巨大差別。從蝴蝶效應出發,就能收斂出分形和混沌這兩朵數學和物理學中的奇葩,然後又從中生出了“複雜性科學”的大樹。 那就要從分型說起。在經典幾何中,是用拓撲的方法來定義維數的,也就是說,維數只能是整數。但是在分形幾何中,出現了介於兩個整數之間的分數維。分形是大自然的基本存在形式,譬如深圳的海岸線,它不是簡單的一維,它是一個分型,遵循自相似性,趨於無限次迭代後,在越小的單位下長度趨近於無窮。如果說經典的歐氏幾何維數是對大自然作了一個最粗略的近似,分形幾何的分數維則是對自然作了更精細的描述。至此,雲不只是球體,山不只是圓錐,海岸線不是圓形,樹皮不是那麼光滑,閃電傳播的路徑更不是直線... 再說到混沌。在分形中,對於不同的初始值,無限次迭代後的結果將不一樣,有些跑到無窮遠處,有些保持有限數值,這就表明,確定性系統有出現內在隨機過程的可能性。又回到天氣系統這個例子,天氣系統是一個具有確定係數、確定方程、確定初始值的系統的解,是一個外表和整體上呈貌似規則而有序的兩翼蝴蝶形態,而內在卻包含了無序而隨機的混沌過程的複雜結構。也就是說,混沌能產生有序,有序中也能產生隨機的、不可預測的混沌結果。混沌和分形之間的關聯可以這麼表述:分形是混沌的幾何表述。 迄今爲止,傳統物理學和其他自然科學的線性模型已經能夠預測很多現象,這是因爲這些系統在一定程度上近似爲線性系統,即初始值偏離一點點,結果也只會偏離一點點。但在非線性系統中,則蘊含着很豐富的混沌發展模式,微小的偏差將導致系統按着一個意想不到的方式演化。可以說,在更高維度的模型中,條條大路通混沌,混沌似乎纔是高維生物、自然、社會現象的秩序。受分形混沌的啓發,科學家們開始研究起復合系統的其他特點,逐漸衍生出一門專門研究這些共同特點的新學科,人們稱之爲複雜性科學。總之,混沌理論揭示了有序與無序的統一、確定性與隨機性的統一,使得決定論和概率論這兩大長期對立、互不相容的對自然界的描述體系之間的鴻溝正在逐步消除。

★★★★★

阿爾布魯克斯在他的四套《價格行爲分析》就已揭露資產價格運動最基礎的結構——兩段式運動以及三推楔形,任何市場形態都是由這兩個結構組成或在這基礎上變異,一波上漲行情中嵌套着兩到三段上推行情,而在更高時間框架下,這波上漲行情又可以視爲更大波段的一段上推行情。 相較於基本面分析,價格行爲分析結合均線(迴歸分析)、布林帶(波動率分析)以及震盪指標(迴歸分析)在交易實戰中更能提供精確的入場離場點、止盈止損距離等指引,但是想跟別人推廣此法,總會被婉拒,認爲欠缺邏輯。 帶着困惑看完《蝴蝶效應:從分形到混沌》,我對價格行爲有更深的瞭解: 1.橫盤、震盪行情是混沌的:就像困在封閉箱體做熱運動的粒子,散戶都有自己一套理念入市,有的人理念相同,有的人理念相反,還有的人理念互不相關。由於他們無法形成整體共識,所以價格在橫盤、震盪行情裏面隨機遊走。雖然價格是混沌的,但是“封閉箱體”也意味着阻力和支撐邊界是明確的,因此用震盪指標擇時,只在布林帶雙軌低買高賣即可,至於箱體置信區間內部其他點位則不入市。 2.突破源於交換負熵值:與其說箱體的邊界太牢固,不如說散戶的力量太薄弱,也無法形成共識。可是一旦有機構入場,或者突發新聞和經濟數據發佈,封閉箱體被打開了,散戶被機構的動能和新信息牽引,入市理念逐漸趨同,交易行爲變得有序,價格向特定方向突破。 3.波段的分形與自相似:散戶和機構在突破方向達成了共識,但由於機構的資金體量比較大,如果它總共需要買十個億,卻只下一個訂單,很可能短時間內把價格直接推到一個原先計劃止盈的位置,是不可行的。因此機構會分很多批買入,而每次上漲過程中都會有散戶因其各種理由止盈,這樣會導致價格回落到更高的低點,機構再次入場做多。在後續任何時間和點位都會有人以不一樣的原因繼續入場和離場,這意味着熵值會增加,但是沒有震盪行情那麼混沌,於是產生了波段。波段的一起一伏是由隨機的博弈而導致有序節奏的推進,與分形非常相似,而任何時間框架都會有波段存在則說明其自相似性。

★★★★★

當我們打開這本書,其實就已經踏入了一個充滿奇妙與未知的世界——混沌理論的世界。作者以“蝴蝶效應”爲引子,引導我們逐漸走入這個看似複雜實則有序、看似隨機實則蘊含規律的奇妙領域。 書中首先介紹了“蝴蝶效應”的基本概念,即一個微小的初始變動,如何在時間的推移下,逐漸放大並影響整個系統。這一理念不僅令人震撼,更讓我們重新審視身邊的一切。原來,那些看似微不足道的瞬間,都有可能成爲改變未來的關鍵節點。這也讓我們意識到,每一個選擇、每一次決策,都可能引發一系列的連鎖反應,最終影響到我們的整個人生軌跡。 接着,作者引入了“分形”的概念。分形,是一種具有自相似性的幾何圖形,無論我們將其放大或縮小,其形態都保持不變。這一概念不僅在數學和物理學中佔有重要地位,更在藝術、生物學等多個領域有着廣泛的應用。通過深入瞭解分形,我們不僅可以更好地理解自然界的構造,還可以將其應用於實際生活中,如城市規劃、藝術創作等。 然後,書中進一步探討了“混沌”的概念。混沌,是一種看似無序實則有序的狀態,其特點是對於初始條件具有極度的敏感性。換句話說,即使是兩個初始條件極爲相似的系統,也可能在時間的推移下產生截然不同的結果。這一概念無疑爲我們理解世界提供了一個全新的視角,也讓我們意識到,生活中充滿了無數的可能性和不確定性。 值得一提的是,作者並沒有將這本書寫成一本純學術著作。相反,他運用了大量的實例和生動的比喻,將這些深奧的理論變得通俗易懂。無論是對於專業人士還是普通讀者來說,這本書都具有很高的可讀性。 此外,這本書還具有很強的現實意義。在如今這個充滿變數和挑戰的時代裏,“蝴蝶效應”的理念提醒我們,每一個微小的行動都可能產生巨大的影響。因此,我們需要更加謹慎地對待每一個決策,因爲你不知道它可能會引發怎樣的後果。同時,“分形”和“混沌”的概念也告訴我們,世界並不是我們想象的那麼簡單和線性,它充滿了複雜性和多樣性。我們需要學會接受並適應這種複雜性,而不是試圖將其簡化爲簡單的因果關係。 總的來說,《蝴蝶效應:從分形到混沌》是一本令人震撼的書籍。它不僅爲我們揭示了世界的複雜性和多樣性,還爲我們提供了一種全新的視角來理解和應對這個世界。對於那些渴望拓寬視野、深入理解世界的人來說,這本書無疑是一本不可多得的佳作。

★☆☆☆☆

給初高中看看還行,其他就不要看了,敘事節奏很差。有的概念自己裏面就亂折騰。科普真的很難寫,首先要對學科有一個高屋建瓴的認識,其次要有把複雜的鏈接內容用簡單的話說明白。前幾章開完我甚至懷疑作者到底懂多少。

★★★★★

刷到一個講語言邏輯的視頻,結合這個混沌理論,我有一個很有意思的推理。 文學,是人性與環境相互作用的複雜系統所呈現的混沌狀態,有着非線性強耦合,對初始變量敏感的特點。語言,是主觀思想對客觀事物降維壓縮的產物,而文字又是語言的一種載體。因此文學書籍是用失真降維的方式來描述這種混沌狀態的載體。這導致文學的理解難度非常大,所以看不懂文學很正常,解讀文學的答案也很難唯一。

★★★★★

這本書對於混沌的描述很有趣味,揭示了一些有趣的現象,引人深思。混沌是有序也是無序的。當我們給定的初始值不用時,後期的走勢會越發不同。這與許多雞湯理論之類又相似,0爲收斂的話,1.01與0.99,0.99是穩定的,1.01是不穩定,當人站在基準線,加0.01與減0.01的回報是非線性的,0.99後期歸0,給1加上的數不同後期分叉也不同,保持在1之上至少不會歸0,但是平衡又是最不穩定的,所以再向上和向下只能做出選擇。

★★★☆☆

聽到陳平老師最後的推薦,才反應過來天蓉老師有兩本《蝴蝶效應》,副標題一個是“從分形到混沌”,另一本是“走近分形與混沌”。這個物理領域,在一般人看來是高深複雜的,所以俺沒太有感覺,倒是對作者的天才少女感欽佩有加。

★★★★★

對於一個處在不斷演化中的系統而言,非線性作用增強導致其初始狀態的誤差指數級增大,從而引起了倍週期分岔,倍週期分岔現象達到臨界狀態後,平衡點已經無法區分,系統週期顯露出崩潰跡象,最終其軌跡呈現出非週期性,這正是混沌現象產生的原因。 混沌理論在宏觀尺度上說明了一個確定性的系統在演化的過程中存在不確定性,讀完後在數學上建立了對事物自身在整體結構上的同一與事物內部屬性的對立統一(有界與發散的統一、有序與無序的統一、確定性與隨機性的統一、決定論和概率論的統一)的認識。 書裏的內容基本圍繞混沌理論而展開,涉及到的知識領域包羅萬象,但受篇幅影響,有些內容卻只是泛泛而談,後續還需要再讀些相關領域的書籍強化補充。人文社會科學和自然科學在對世界規律的揭示上互爲補充,今年忽然發覺可以結合漢語言系統(部分漢字在結構上具備自相似性,金木水火土→鑫森淼焱垚)、老莊以及其它傳統的中國思想裏的辯證法與思維來研究複雜系統的發展規律,對“道”又有了一些更深刻的認識。

★★★★★

一切都是定數,冪冪之中自有常數,有生無,無生有,一生二,二生三,三生萬物,3.1415926.........從簡單的到複雜,從有序到無序,混沌中產生秩序的平衡。自然而然的分形運算殊途同歸的萬事萬物的始。無窮無盡。永遠在迭代。

書籍信息

作者張天蓉
出版社清華大學出版社
出版時間2022-02-01
ISBN9787302567318
分類科學技術-科學科普
格式EPUB
完結狀態連載中
章節數49