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科学家发现神奇图案 “上帝指纹”

科学是否存在“尽头”?爱因斯坦认为,或许存在一个“大一统理论”,这个理论可以完美地解释宇宙中的四大基本力,用一段公式就可以解释和预测宇宙的每一件事情,这样的理论也被称为“万物之理”,宇宙真的是被设计好的吗?一段公式就能解释整个宇宙?

可惜的是,爱因斯坦直到去世都没有找到这样的理论。并且随着科学的发展,人们逐渐意识到,想要用一个理论去解释宇宙中发生的所有事情,是不可能完成的。就算人类在未来找到了可以统一四种基本力的理论,也无法预测宇宙中发生的所有事情,因为宇宙是非决定性的,用现有的数据去推断未来发生的事情必然会出现各种误差。

科学家发现神奇图案 “上帝指纹”

宇宙的本质是“确定”和“不确定”的结合,从宏观来看,宇宙中的物理规律是确定的,但是从微观来看,量子的运动充满了不确定性。种种原因造成宇宙并不是完全对称的,不确定性才是宇宙的本质,如果宇宙中的一切都是可以预测的,那么我们就可以怀疑宇宙可能就是被设计好的一段程序。

微观的不确定性组合在一起形成了宏观的“确定”,仔细观察这个宇宙就可以发现,微观的尽头是宏观,组成宏观的微观之间有一定的“自相似性”。

科学家发现神奇图案 “上帝指纹”

可以看一下上面这张图片,这种植物叫“罗马花椰菜”,这种神奇的植物以指数式螺旋结构生长,形成自相似性的斐波纳契数列。仔细观察罗马花椰菜就可以发现,许多较小的花组合在一起形成了一个较大的花球,而小花球和大花球十分相似。

这种神奇的规律被称为“分形几何学”,传统几何学的研究对象通常是整数状态下的整数维数,而分形几何学的研究对象是任何非负实数维数,因此分型几何学的研究对象在大自然中普遍存在。

科学家发现神奇图案 “上帝指纹”

根据分形几何学的自相似性,科学家发现了“曼德勃罗集”,这个人类创造出来的最美图案,也被人们称为“上帝指纹”。这种图案的特点是每个部分之间都是相似体,具备结构上的自相似性。

随着研究的深入,科学家逐渐发现,分形的例子在宇宙中比比皆是,宇宙中似乎暗藏着某种不为人知的规律,很多物理规律的背后也在暗示着种层次结构明显,又具备自相似的现象。

科学家发现神奇图案 “上帝指纹”

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在我们的生活中,仔细观察就可以发现,分形几乎无处不在。从远处来看,树木的形状经常会和树叶的形状相似,同时大部分植物在生长时,生长的规律就会呈现出自相似性,局部和整体的形状很相似,大部分乔木的树枝会有一定的分形规律。

科学家发现神奇图案 “上帝指纹”

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分形几何形延伸出了“分形理论”,在物理学和数学领域产生了巨大的影响,甚至还对天文学产生了不小的影响。

分形理论不仅仅可以展示大自然的美感,也在一定程度上向人类展示了这个宇宙的本质——“自相似性”。如果宇宙整体也在某种程度上具备分型理论中的自相似性,那么在未来人类真的有可能找到一个可以描述整个宇宙的模型,完成爱因斯坦的愿望。

科学家发现神奇图案 “上帝指纹”

分形展现的美感是“混乱的美感”,宇宙的本质就是无限的混乱,但是在混乱中又可以找到相似的规律,无限的微观组成了宏观,微观必然是混乱无序的,但是因为整体的自相似性,宏观才会有一定的稳定性,或许这也是为什么微观世界中量子的运动充满了不确定性,我们的宏观世界却表现出了惊人稳定性的原因。

科学家发现神奇图案 “上帝指纹”

在引力的影响下,宇宙中的天体会自发性向一个引力源聚集,比如太阳系就是依靠太阳强大的引力维持稳定的,而太阳系同时也被银河系重心巨大的黑洞吸引。地球和跃迁,地球和太阳系,太阳系和银河系,这三个天体结构其实从某种程度上来说也具备自相似性,符合分形的概念。

宇宙中的物质都是由各种基本粒子组成的,在化学中“原子”就是最小且不可分割的微粒,原子由原子核和围绕原子核运动的电子组成,原子的结构和星系十分相似,原子就像是恒星或者黑洞,而电子就是围绕引力源运动的行星!

科学家发现神奇图案 “上帝指纹”

科学家发现神奇图案 “上帝指纹”

有人认为,原子本身就是一个“微观宇宙”。从这个角度来看,就可以发现宇宙中的物质基本都符合“分形”的概念,从最小的原子再到巨大的天体结构,相互之间都基本自相似性,科学家一直想在黑洞中寻找到类似的概念,帮助我们更好的理解时空的概念。

你认为未来的人类可以找到一个模型,从而展现出整个宇宙吗?

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