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蝴蝶效应:从分形到混沌 封面

蝴蝶效应:从分形到混沌

张天蓉

2467人在读
11万字总字数
¥48.3定价

内容简介

有人将分形和混沌理论誉为继相对论和量子力学之后的20世纪物理学的第三次革命。本书首先描述了各种分形的基础知识和特性,包括线性迭代产生的分形如分形龙、科和曲线等,以及非线性迭代产生的曼德勃罗集、朱利亚集等。通过这些例子,介绍了自相似性及分数维的概念。然后,遵循混沌现象发展的历史,通过讲述庞加莱的三体问题、洛伦茨的蝴蝶效应等等故事和趣闻,将读者带进神奇混沌理论的天地中。再进一步通过对一个简单混沌系统--逻辑斯蒂映射的探讨,详细介绍分岔理论、稳定性、及费根鲍姆普适常数等概念。 本书后半部分,介绍了分形和混沌在各个领域的应用及前景、分形和混沌的关系、以及与分形混沌密切相关而发展起来的复杂性科学。 俗话说:“授人以鱼不如授人以渔”,作为科普书,介绍知识固然重要,传授科学研究之方法更为重要,本书极力体现这个宗旨。作者不仅介绍科学,还煞费苦心地重点介绍科学家作出重大发现时的思路历程,带领读者一起思考,从前人的经验教训中得到深刻启示,从而激发读者的好奇心和创造力。 一本老少皆宜、文理兼容的科普读物。图文并茂,用轻松有趣的语言,加之通俗生动的图解,来讲述深奥难懂的科学理论。为广大读者剥开理论的坚果,使不同领域的人士,都能领悟到数学及物理学的无穷魅力。

读者书评

★★★★★

本书精华: 1. 大众入门复杂性科学首选!《蝴蝶效应:从分形到混沌》用直观案例拆解抽象理论,让你轻松读懂混沌与分形的核心逻辑。 2. 从分形图案到蝴蝶效应,这本书借科学史、跨学科应用讲透复杂系统,有趣又有料,新手也能轻松get知识框架。 3. 不止学知识,更学科学思维!这本书带读者探索混沌理论,还传递“质疑-建模-验证”的思考方式,启发跨学科视角。

★★★★★

“蝴蝶效应”原本指的是,美国纽约(举个例子)的一只蝴蝶扇了扇翅膀,就可能在大气中引发一系列的连锁事件,从而导致英国伦敦(举个例子)出现了一场暴风雨。也就是说,在天气系统中,初始条件的极微小变化,可能导致预报结果的巨大差别。从蝴蝶效应出发,就能收敛出分形和混沌这两朵数学和物理学中的奇葩,然后又从中生出了“复杂性科学”的大树。 那就要从分型说起。在经典几何中,是用拓扑的方法来定义维数的,也就是说,维数只能是整数。但是在分形几何中,出现了介于两个整数之间的分数维。分形是大自然的基本存在形式,譬如深圳的海岸线,它不是简单的一维,它是一个分型,遵循自相似性,趋于无限次迭代后,在越小的单位下长度趋近于无穷。如果说经典的欧氏几何维数是对大自然作了一个最粗略的近似,分形几何的分数维则是对自然作了更精细的描述。至此,云不只是球体,山不只是圆锥,海岸线不是圆形,树皮不是那么光滑,闪电传播的路径更不是直线... 再说到混沌。在分形中,对于不同的初始值,无限次迭代后的结果将不一样,有些跑到无穷远处,有些保持有限数值,这就表明,确定性系统有出现内在随机过程的可能性。又回到天气系统这个例子,天气系统是一个具有确定系数、确定方程、确定初始值的系统的解,是一个外表和整体上呈貌似规则而有序的两翼蝴蝶形态,而内在却包含了无序而随机的混沌过程的复杂结构。也就是说,混沌能产生有序,有序中也能产生随机的、不可预测的混沌结果。混沌和分形之间的关联可以这么表述:分形是混沌的几何表述。 迄今为止,传统物理学和其他自然科学的线性模型已经能够预测很多现象,这是因为这些系统在一定程度上近似为线性系统,即初始值偏离一点点,结果也只会偏离一点点。但在非线性系统中,则蕴含着很丰富的混沌发展模式,微小的偏差将导致系统按着一个意想不到的方式演化。可以说,在更高维度的模型中,条条大路通混沌,混沌似乎才是高维生物、自然、社会现象的秩序。受分形混沌的启发,科学家们开始研究起复合系统的其他特点,逐渐衍生出一门专门研究这些共同特点的新学科,人们称之为复杂性科学。总之,混沌理论揭示了有序与无序的统一、确定性与随机性的统一,使得决定论和概率论这两大长期对立、互不相容的对自然界的描述体系之间的鸿沟正在逐步消除。

★★★★★

阿尔布鲁克斯在他的四套《价格行为分析》就已揭露资产价格运动最基础的结构——两段式运动以及三推楔形,任何市场形态都是由这两个结构组成或在这基础上变异,一波上涨行情中嵌套着两到三段上推行情,而在更高时间框架下,这波上涨行情又可以视为更大波段的一段上推行情。 相较于基本面分析,价格行为分析结合均线(回归分析)、布林带(波动率分析)以及震荡指标(回归分析)在交易实战中更能提供精确的入场离场点、止盈止损距离等指引,但是想跟别人推广此法,总会被婉拒,认为欠缺逻辑。 带着困惑看完《蝴蝶效应:从分形到混沌》,我对价格行为有更深的了解: 1.横盘、震荡行情是混沌的:就像困在封闭箱体做热运动的粒子,散户都有自己一套理念入市,有的人理念相同,有的人理念相反,还有的人理念互不相关。由于他们无法形成整体共识,所以价格在横盘、震荡行情里面随机游走。虽然价格是混沌的,但是“封闭箱体”也意味着阻力和支撑边界是明确的,因此用震荡指标择时,只在布林带双轨低买高卖即可,至于箱体置信区间内部其他点位则不入市。 2.突破源于交换负熵值:与其说箱体的边界太牢固,不如说散户的力量太薄弱,也无法形成共识。可是一旦有机构入场,或者突发新闻和经济数据发布,封闭箱体被打开了,散户被机构的动能和新信息牵引,入市理念逐渐趋同,交易行为变得有序,价格向特定方向突破。 3.波段的分形与自相似:散户和机构在突破方向达成了共识,但由于机构的资金体量比较大,如果它总共需要买十个亿,却只下一个订单,很可能短时间内把价格直接推到一个原先计划止盈的位置,是不可行的。因此机构会分很多批买入,而每次上涨过程中都会有散户因其各种理由止盈,这样会导致价格回落到更高的低点,机构再次入场做多。在后续任何时间和点位都会有人以不一样的原因继续入场和离场,这意味着熵值会增加,但是没有震荡行情那么混沌,于是产生了波段。波段的一起一伏是由随机的博弈而导致有序节奏的推进,与分形非常相似,而任何时间框架都会有波段存在则说明其自相似性。

★★★★★

当我们打开这本书,其实就已经踏入了一个充满奇妙与未知的世界——混沌理论的世界。作者以“蝴蝶效应”为引子,引导我们逐渐走入这个看似复杂实则有序、看似随机实则蕴含规律的奇妙领域。 书中首先介绍了“蝴蝶效应”的基本概念,即一个微小的初始变动,如何在时间的推移下,逐渐放大并影响整个系统。这一理念不仅令人震撼,更让我们重新审视身边的一切。原来,那些看似微不足道的瞬间,都有可能成为改变未来的关键节点。这也让我们意识到,每一个选择、每一次决策,都可能引发一系列的连锁反应,最终影响到我们的整个人生轨迹。 接着,作者引入了“分形”的概念。分形,是一种具有自相似性的几何图形,无论我们将其放大或缩小,其形态都保持不变。这一概念不仅在数学和物理学中占有重要地位,更在艺术、生物学等多个领域有着广泛的应用。通过深入了解分形,我们不仅可以更好地理解自然界的构造,还可以将其应用于实际生活中,如城市规划、艺术创作等。 然后,书中进一步探讨了“混沌”的概念。混沌,是一种看似无序实则有序的状态,其特点是对于初始条件具有极度的敏感性。换句话说,即使是两个初始条件极为相似的系统,也可能在时间的推移下产生截然不同的结果。这一概念无疑为我们理解世界提供了一个全新的视角,也让我们意识到,生活中充满了无数的可能性和不确定性。 值得一提的是,作者并没有将这本书写成一本纯学术著作。相反,他运用了大量的实例和生动的比喻,将这些深奥的理论变得通俗易懂。无论是对于专业人士还是普通读者来说,这本书都具有很高的可读性。 此外,这本书还具有很强的现实意义。在如今这个充满变数和挑战的时代里,“蝴蝶效应”的理念提醒我们,每一个微小的行动都可能产生巨大的影响。因此,我们需要更加谨慎地对待每一个决策,因为你不知道它可能会引发怎样的后果。同时,“分形”和“混沌”的概念也告诉我们,世界并不是我们想象的那么简单和线性,它充满了复杂性和多样性。我们需要学会接受并适应这种复杂性,而不是试图将其简化为简单的因果关系。 总的来说,《蝴蝶效应:从分形到混沌》是一本令人震撼的书籍。它不仅为我们揭示了世界的复杂性和多样性,还为我们提供了一种全新的视角来理解和应对这个世界。对于那些渴望拓宽视野、深入理解世界的人来说,这本书无疑是一本不可多得的佳作。

★☆☆☆☆

给初高中看看还行,其他就不要看了,叙事节奏很差。有的概念自己里面就乱折腾。科普真的很难写,首先要对学科有一个高屋建瓴的认识,其次要有把复杂的链接内容用简单的话说明白。前几章开完我甚至怀疑作者到底懂多少。

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刷到一个讲语言逻辑的视频,结合这个混沌理论,我有一个很有意思的推理。 文学,是人性与环境相互作用的复杂系统所呈现的混沌状态,有着非线性强耦合,对初始变量敏感的特点。语言,是主观思想对客观事物降维压缩的产物,而文字又是语言的一种载体。因此文学书籍是用失真降维的方式来描述这种混沌状态的载体。这导致文学的理解难度非常大,所以看不懂文学很正常,解读文学的答案也很难唯一。

★★★★★

这本书对于混沌的描述很有趣味,揭示了一些有趣的现象,引人深思。混沌是有序也是无序的。当我们给定的初始值不用时,后期的走势会越发不同。这与许多鸡汤理论之类又相似,0为收敛的话,1.01与0.99,0.99是稳定的,1.01是不稳定,当人站在基准线,加0.01与减0.01的回报是非线性的,0.99后期归0,给1加上的数不同后期分叉也不同,保持在1之上至少不会归0,但是平衡又是最不稳定的,所以再向上和向下只能做出选择。

★★★☆☆

听到陈平老师最后的推荐,才反应过来天蓉老师有两本《蝴蝶效应》,副标题一个是“从分形到混沌”,另一本是“走近分形与混沌”。这个物理领域,在一般人看来是高深复杂的,所以俺没太有感觉,倒是对作者的天才少女感钦佩有加。

★★★★★

对于一个处在不断演化中的系统而言,非线性作用增强导致其初始状态的误差指数级增大,从而引起了倍周期分岔,倍周期分岔现象达到临界状态后,平衡点已经无法区分,系统周期显露出崩溃迹象,最终其轨迹呈现出非周期性,这正是混沌现象产生的原因。 混沌理论在宏观尺度上说明了一个确定性的系统在演化的过程中存在不确定性,读完后在数学上建立了对事物自身在整体结构上的同一与事物内部属性的对立统一(有界与发散的统一、有序与无序的统一、确定性与随机性的统一、决定论和概率论的统一)的认识。 书里的内容基本围绕混沌理论而展开,涉及到的知识领域包罗万象,但受篇幅影响,有些内容却只是泛泛而谈,后续还需要再读些相关领域的书籍强化补充。人文社会科学和自然科学在对世界规律的揭示上互为补充,今年忽然发觉可以结合汉语言系统(部分汉字在结构上具备自相似性,金木水火土→鑫森淼焱垚)、老庄以及其它传统的中国思想里的辩证法与思维来研究复杂系统的发展规律,对“道”又有了一些更深刻的认识。

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一切都是定数,幂幂之中自有常数,有生无,无生有,一生二,二生三,三生万物,3.1415926.........从简单的到复杂,从有序到无序,混沌中产生秩序的平衡。自然而然的分形运算殊途同归的万事万物的始。无穷无尽。永远在迭代。

书籍信息

作者张天蓉
出版社清华大学出版社
出版时间2022-02-01
ISBN9787302567318
分类科学技术-科学科普
格式EPUB
完结状态连载中
章节数49