分形数理形理PPT讲稿.ppt
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1、分形数理形理第1页,共81页,编辑于2022年,星期五目录自然分形规则分形的拓展无限数理局域数理自配域数理定义域数理极限域数理分形微分数理第2页,共81页,编辑于2022年,星期五自然分形认知逻辑数量空间时间正交垂直维度分形维度度规第3页,共81页,编辑于2022年,星期五认知逻辑具体到具象具象到抽象数与量等量分量比量数理逻辑形理逻辑第4页,共81页,编辑于2022年,星期五具体到具象人类就其认知的途径而言,在直接认知的条件方面,并不比其他哺乳动物有更多的途径,人类认知的直接感官:眼耳鼻舌身,眼耳鼻舌在进化过程中,感知的功能更加灵敏强大,在直接感知周围及本身存在的能力之外,人类在语言方面有更加
2、丰富系统且社会化的形式。人类直接的认知是具体表象的基础,从表象到具象,人类在认知方面有复杂的积累历程。宇宙的演化,地球的演变,生物的诞生进化,在生物认识宇宙及生存环境的早期,其进化过程对生物功能器官特别是感觉器官的进化选择,使生物的认知能力与器官的进化不断激发,所以在有文化意识以前的动物意识,已经对空间、时间、具体的自然物质及现象,自身及其他生物的存在等已经有丰富实在的感知和认识,哺乳动物也有了复杂的思维。这一切不以人们是否认可而存在。人类的认知能力也是在这样一个基础之上发展起来的,所以可以很确定的说,自然生物与人类一样有对温度、湿度的感知,也有对季节更迭的感觉,植物进化出根据气候发芽生长花开
3、花谢,动物进化出迁徙冬眠。这自然有时间空间温度湿度水汽等等丰富的感知及记忆激应反应。第5页,共81页,编辑于2022年,星期五抽象概念生物对具体的气候及环境的感知,从表象的记忆比较,具象到类别的形象,在抽象到感觉中的本质的联系,例如,在一段时候,天下雪了,地上白雪很冷,树叶枯萎,花草凋零,动物大多躲藏在避风的洞穴;随着太阳出出落落,一段时间,太阳逐步温暖,雪化冰融,植物发芽,草木开花,花谢果出;后来,烈日当头,天气炎热,叶绿果熟,蝉鸣蛙叫,热闹非常;再后来,日影远去,天气变凉,叶落草黄,生物在感受自然的变化,确认其中的形象,记忆规律成表象,具象到大地万物的荣枯,抽象出太阳的运行与温度变化的关联
4、,形成逻辑的联系。这一切过程在生物的生生不息中积累感知和经验,所以从本质上,复杂的生物特别是动物有思维的能力和机制,不是所谓的只是表面的激应反应。第6页,共81页,编辑于2022年,星期五思维是以感知、记忆、表象、想象为资料对其进行对比、联系、建立范畴、概念、条件、与因果的具象、抽象,演绎、归纳、推理、假定的心理过程。思维的分类:有直接直觉的思维、具象的形象思维、想象思维、逻辑及非逻辑思维;思维的思路有局部分析思维、整体逻辑思维、归纳的聚合思维、拓展的发散思维,思维的抽象程度有:形象思维和理论思维。思维有内在心理和外显表示:直接的有心理、情绪、思想、语言、文字、图像、图画、实物制作。第7页,共
5、81页,编辑于2022年,星期五数量概念从抽象到数量化,这是伴随人类文化的一个深刻的文明科学。例如在时间上,我们把人对白天黑夜周期的认知作为本能的话,那么月亮的圆缺周期对太阳的明暗周期(1日、1天)月的建立作为模糊阶段,接下来把太阳周期年对地球相对节律一天(一日)的精确测定,就可以认定为人类认识时间进入科学时代的显著标志。中国人郭守敬测定的太阳回归年365.2425日,无疑这是科学。科学简单描述,对实际存在的对象,他的某种变化规律给以明确的概念,并作出可以数量化精确测量验证的总结。所以数字数学是人类文化进入到科学阶段的根本标识。数是抽象具体事物量的统计方法。而量是分形的规范层次及范畴。分形是把
6、某个局域独立分析的逻辑。Fractal是几何化的空间局域有不同层次的相似性或相似规范性。量的本质是分形及度规,数是从分形概念进入抽象概念的工具,是分形想象量拓展的集合。所以在数理上有磊叠与嵌截关系。第8页,共81页,编辑于2022年,星期五空间概念空间:存在广延性的范畴,存在是对应时间中空间的分形性,用传统的概念:连续和分裂的特性,即不变化性与变化的界限。这是从具体的自然空间抽象的特性。作为人对地球表面、内部矿洞、水下及空中的认知的抽象。当然这不同于鱼虾也不同于飞鸟对空间的概念,但空间是统一的。关于空间的维度,在欧氏几何标度的自然空间,这空间的三维特征是存在的。第9页,共81页,编辑于2022
7、年,星期五时间概念时间:人类今天的认识,这种时间的概念已经抽象了,人们把自然界中某种运动往复的特征规范为时间,对这种往复特征的分形同样规范为时间或时间间隔,实际人们通常时间概念就是事物往复的分形频度。时间存在否?时间不存在,存在的不是时间。人们统计的是往复频度分形量。因为时间是一种频度分形,所以就存在统计的参考时间就存在统计的规范性:即时间的相对性原理第10页,共81页,编辑于2022年,星期五时间的逻辑是复杂的没有实际存在量的时间,这一规范量你可以根据假定规范到任意小,或任意大,但你还是无法测量到过去,也不可能测量到未来,你可以假定以光速运动,也可以从运动参考系假设出发在理论上与光子时间同步
8、,即便您真的以光子运动,实际那也仅仅是存在,没法测量光子的前端与末端的时间长短,怎样描述时间,可以有绝对和相对两种思路绝对:绝对存在序的逻辑;相对:相对存在序的逻辑。第11页,共81页,编辑于2022年,星期五绝对存在序逻辑绝对存在序:假定有对于任意空间,在特定时间发生的存在,对于空间域中的任意一点是同步的,那么这种存在序为绝对存在序。绝对存在序:例如普通低速运动的局部空间,在牛顿力学的伽利略惯性系的近似。是否还存在另外的绝对存在序的逻辑,答案应该是肯定的:这就要从时间分形逻辑的角度慢慢讨论,这里暂时不讲。第12页,共81页,编辑于2022年,星期五相对存在序逻辑相对存在序逻辑:假定空间域是以
9、某一点A的观测为时间的统计分形条件,那么这一确定点以外的任意一点(非A),它(非A)发生的存在到这某一点A观测统计有一个非同的相对序,那么这种存在逻辑我们定义为相对存在序逻辑。例如:以光线观测存在的时间序-假定空间序确定逻辑的广义相对论时间序,当然如果再考虑在光线上观测时空序就更加复杂了。第13页,共81页,编辑于2022年,星期五正交垂直对于空间可以采用一种概念叫垂直,即一个空间在不拓展的条件下对另一空间的投影降低维度的逻辑,定义为垂直,所以垂直的最低维度是相对线性,也可以是线-面、面-面。对应垂直的一种抽象概念为正交。线-体、体-体我们理解为正交逻辑。体-体正交逻辑要在电磁空间理论中着重分
10、析黎曼几何多维度空间中的各维度是定义正交第14页,共81页,编辑于2022年,星期五维度分形维度的逻辑与分形密切相关;假设这里有一个10*10*10的立方体;那么表征维度,几乎所有人都会定义为三维;有没有其他可能?也会有人把它假定为任意维度甚至分数维度;我给一个分形建立维度的例子,拓展你思维;再给一个环的分形建立维度的例子,来个震惊;所以就只有一点,数理的嵌截逻辑可以建立维度;维数可以增减,但体形不能变化,如果变化了。第15页,共81页,编辑于2022年,星期五立方正交分形当你采用101010表示这样一个单元时,我们的分形是111这是一次三维,如果你对每个单元再次采用10分法分形,那么就有与之
11、正交的又一次三维;有人说这是三维,有人说这是六维;我是是六维。并且后三维嵌截在前三维之中。第16页,共81页,编辑于2022年,星期五定域分形对应微分和导数因此就存在定域的分形这定域的分形还对应微分当我们将分形域定义为微极限时微分结构转化为导数结构。这大家可以验证这个磊叠和嵌截数理但这不是黎曼几何条件下的六维正交分形的逻辑保证量的统计不变性是数理基础第17页,共81页,编辑于2022年,星期五分形螺旋从环转变为分形螺旋环(右侧为二阶螺旋分形)拓展可以达到无限维度分形第18页,共81页,编辑于2022年,星期五环螺旋分形你可以对它进行螺旋分形;分形结果会出现不同的空间;各空间的结构都不竟相同;采
12、用某种空间迭代又会呈现三维正交假设这分形的一阶为电相,另外相邻界就如同磁相,并且电磁相总是正交的把整个空间加总统一起来分形就还想一个理想电磁空间场孤立子体系。在这里你第一次看到电磁态的零时序简并,但也可能你把他看成规范磁序场的自然逻辑。第19页,共81页,编辑于2022年,星期五维度标度所有的维度,本质上是定义域的标度;在微分结构上是可以实现分形微分的;空间的分形不仅有积分不变性;分形的逻辑同时包涵了空间的正交嵌入;假定条件向磁分形为A手征,向电分形B手征则电磁正交嵌入同胚,电磁时空序的逻辑;分形与度规标度的逻辑是今后研究方向之一粒子的分形空间螺旋结构取决于度规张量。第20页,共81页,编辑于
13、2022年,星期五分形几何中的极限特例分形螺旋环结构及电磁相耦合空间是自然空间分形的极限特例,具有分形结构中最高的对称性。分形的无限性为时空的逻辑奠定了坚实的自然基础。空间的分裂和连续性矛盾,目前从微分几何的领域是不可能有透彻的解释,从根本说是这一命题没有走入空间的结构特性,之前人们没有建立一个几何,给空间结构一个深刻的阐明,这就是从建立一个独特的分形几何的分支,无限螺旋分形-藕合共轭结构,这是未来百年能描述空间的最奇特有效的几何理论。第21页,共81页,编辑于2022年,星期五如果空间是连续的,那我们可以确信,空间是没有性质的变化,也就无法区分物质,如果空间是分裂的,那我们可以确信,物质是无
14、法运动的,我们的世界就停滞了。所以空间不可能是连续的,也不会是分裂的,所以用连续与分裂无法表述空间的形态。那么空间是什么样的?我们确信:空间是分形的。所以空间逻辑迫使我们重新分析数理和形理这种分析的最自然的结构是分形几何的结构第22页,共81页,编辑于2022年,星期五规则分形的拓展经典数学及几何学在数理和形理理论上普遍采用的规则分形或者称为规范分形;自然界实际的存在普遍是自然分形,这其中有规则分形,但最多的是不规则分形;因此我们在数学及几何学发展到今天,特别是计算及形体逻辑推理进步到计算机时代,我们有能力且有必要将这一学科从规则分形推广到自然非规则分形的数理形理逻辑。第23页,共81页,编辑
15、于2022年,星期五欧式数理无论是欧氏空间还是罗氏几何、黎曼几何空间,其数理逻辑是均一的无限微分极限空间;所以这种空间对应的数理理论也会是无限微分极限数理;如果改变思维的维度逻辑,我们可以从欧式数理中发展出分形数理的磊叠嵌截数理形理;分形数理包括自配域的模糊维度数理逻辑、迭代数理和迭代形理。有混沌和吸引子、有分形相似数理形理第24页,共81页,编辑于2022年,星期五中国古典数理二分维度与太极理论天干地支分形维度天干地支甲子纪年计时五行河图九宫洛书第25页,共81页,编辑于2022年,星期五二分维度与太极八卦易经:“易有太极,始生两仪,两仪生四象,四象生八卦。”孔颖达疏:“太极谓天地未分之前,
16、元气混而为一,即是太初、太一也。朱熹:无极而太极。太极动而生阳,动极而静,静而生阴,静极复动。一动一静,互为其根;分阴分阳,两仪立焉。阳变阴合而生水、火、木、金、土,五行顺布,四时行焉。五行一阴阳也,阴阳一太极也,太极本无极也。二气交感,化生万物。万物生生而变化无穷焉。三维空间的二分法同样可以得到两仪四象八卦,所以笛卡尔坐标系的域空间分形也是二分法的。太极八卦包含了在普通三维空间事物演化矛盾包容的复杂理念,同时轴向也包含了数理分形的磊叠逻辑。第26页,共81页,编辑于2022年,星期五八卦二进制与逻辑电路八卦不仅有明确的辩证二分逻辑,更重要的是它在数理逻辑中的二进制。德国的近代数学家莱布尼茨在
17、研究了中国的八卦后明确的认定其在进位制逻辑方面的数理意义,这种二进制数理逻辑为电子电路的逻辑门及后来计数机的发展奠定了严密的数理基础。从这一节开始我们会着重讨论中国古代复杂的数理进位制逻辑即数理维度。第27页,共81页,编辑于2022年,星期五天干地支分形维度天干地支计时纪年应源于河图洛书,五行天干分形以甲乙丙丁戊己庚辛壬癸为十序的循环代表一到十共十个数,这也是以象形取义代表时空观的证明,至少到商甲骨文,就有一付龟甲刻写天干地支六十序的证明。这一序化分形在一个相当长时间里规范华厦文化的数学思维。考古发现,在商朝后期帝王帝乙时的一块甲骨上,刻有完整的六十甲子“北斗”一词的本义是指北方夜空中接近北
18、极点的一个星组,其形状如舀水的斗勺,故名。它与位于低纬度(就赤道坐标系而言)上的“南斗”星相对应。“北斗”星的命名时代在新石器时代中晚期。在旧石器时代,人类还不会有专用的舀水器具。我们注意到斗是专用的舀水器具,与水的关系极为密切。而“五行”之“水”,正好位配北方。因此,“北斗”的命名,应当与“五行”观念和理论的出现在同一时期。北斗的命名者,必须是中纬度(北纬30-40度)地区的居民。因为对地近赤道的部族而言,北斗时隐时显,不能成为可靠的时间指示器。北斗的命名者,应当是农耕民族。因为北斗的斗柄能指示季节(北斗东指,天下皆春;北斗南指,天下皆夏;北斗西指,天下皆秋;北斗北指,天下皆冬)。可以推测,
19、先民在使用“斗”之前,已经认知了这组星辰。第28页,共81页,编辑于2022年,星期五远古先民对时间的探索有了火的使用,生命安全有了一定的保障,生活的环境不会再被野兽随时惊扰,人类有时间观测并记录这些自然想象,所以在地球上的许多地方,就有了对季节和时间的探究。远古时期,华夏民族在当时相对温暖湿润的河洛地区,文明的曙光渐亮,日月星辰,他们重复出现的频率,在以地球太阳日的标度下逐步被认识,华夏先民认识到北斗的斗柄指向与季节的严格的对应,逐步建立了黄道28宿的星辰分区,开始了四方位观的青龙白虎朱雀玄武的神位观,四季观。对月的圆缺周期约29日,一回归年约10个36日,一年约12个月,这些是远古的先民伟
20、大的认识成就,同时也开启了周向逻辑的数理分形。这其中第一批成就:河图、洛书、八卦-八风第29页,共81页,编辑于2022年,星期五河图河图五行得天干伏羲对日月星辰,季节气候,草木兴衰等等河图以十数合五方,五行,阴阳,天地之象。图式以白圈为阳,为天,为奇数;黑点为阴,为地,为偶数。并以天地合五方,以阴阳合五行,所以图式结构分布为:河图一与六共宗居北方,因天一生水,地六成之;二与七为朋居南方,因地二生炎,天七成之;三与八为友居东方,因天三生木,地八成之;四与九同道居西方,因地四生金,天九成之;五与十相守,居中央,因天五生土,地十成之。第30页,共81页,编辑于2022年,星期五洛书洛书:古称龟书,
21、传说有神龟出于洛水,其甲壳上有此图象,结构是戴九履一,左三右七,二四为肩,六八为足,以五居中,五方白圈皆阳数,四隅黑点为阴数河图因伏羲游牧以麋鹿皮的花纹而得名,洛书因龟卜而托辞,所以河出图、洛出书,圣人则之。可以想象,古人占卜,对龟卜的背面烙45点,以观其纹理,占卜吉凶。第31页,共81页,编辑于2022年,星期五八卦-八风太极八卦即是阐明宇宙从无极而太极,以至万物化生的过程。其中的太极即为天地未开、混沌未分阴阳之前的状态。两仪即为太极的阴、阳二仪。系辞又说:“两仪生四象,四象生八卦”。其意指浩瀚宇宙间的一切事物和现象都包含着阴和阳,以及表与里的两面。而它们之间却既互相对立斗争又相互资生依存的
22、关系,这即是物质世界的一般律,是众多事物的纲领和由来,也是事物产生与毁灭的根由所在。太极太一,宇宙,本初,道两仪天地,阴阳,对立,运行三:天地生水,水养万物道生一,一生二,二生三,三生万物,非数理的象逻辑。第32页,共81页,编辑于2022年,星期五太极八卦八种自然概念说:天地风雷山泽水火;八风说:八种不同风向的气候;八卦初始:一般是认为与巫筮对天地气候变化的行为有关;逐步人类认识到自然规律的内在联系;发展出季节概念与阴阳历(术),再后来成为国家形式的历法。第33页,共81页,编辑于2022年,星期五文王八卦这是卦法与数理的结合,河图洛书基础之上,到后来的已经是一种普遍的知识和常识了,但把卦法
23、与人的行为联系研究这是文王的一大贡献;使人的行为有象,并探讨这种象的社会作用与影响,从而判断事情的吉凶祸福;这是行为数象的逻辑这是的社会动力逻辑第34页,共81页,编辑于2022年,星期五八风-八卦古代华夏先民对四季八风的最直接的记录和描述后世遗物-圭(图)卦者圭卜也:问天气变化的第35页,共81页,编辑于2022年,星期五仰韶文化中的原始河图仰韶文化出土的陶钵的等阶数理三角堆积清周易学家李光地描述的原始河图洛书相图第36页,共81页,编辑于2022年,星期五清周易学家李光地的河图洛书明显说明李光地的自然数理已经有级数观也表明了数理与形理的内在联系;仰韶文化的文明也是像文化基因一样传承在华夏文
24、明的血脉中。第37页,共81页,编辑于2022年,星期五六十天干地支一甲子以二维分形逻辑的偶偶-奇奇组合序第38页,共81页,编辑于2022年,星期五天干周分天干10一甲子六合第39页,共81页,编辑于2022年,星期五地支五行周分地支十二,一甲子配五行,第40页,共81页,编辑于2022年,星期五36日10月周分古时,初定360日一年,纪每月66合36日,共360日;360日定十月在日晷测年之后基本确立一年365日。第41页,共81页,编辑于2022年,星期五45日八风周分在天干地支初期,尚未采用圭影测年,一年还是360日;在测年之后测得一年365日有余,开始再八风中有无风加一日,周朝,定1
25、9年7润。元朝郭守敬测一年365.2425日。第42页,共81页,编辑于2022年,星期五周向循环的数理在圆周的节点上,可以采用任意进位制逻辑,如果整除节点回归,如果不整除,旋转回归素数(质数)节点除逐个链接只有旋转回归。周有象数之意天干地支一甲子是二维进位制的先驱,是周向二维乃至多维的逻辑基础,这就有二进制的八卦和八八合六十四卦的维度逻辑。这种数理逻辑与形理分形逻辑有内在的联系。第43页,共81页,编辑于2022年,星期五自配域数理分析的域在研究的问题确定的条件下,总希望对对象的分形合适就好,不希望把事物的研究域太大,而矛盾不便于觉察,也不希望研究域太小使事物超越研究域,所以在北大的一相重要
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