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bsp; 因为人们发现,孤立子方程可以描写许多自然现象的数学物理基本方程。
最后经过许多数学家的努力后,才发展出一套“散射反演方法”,成功解出孤立子方程。
程理也正是用“散射反演方法”解答了第2996层的问题。
孤立子在非线性波理论、基本粒子理论等领域有着广泛而重要的作用。
它的发现是数学导致重大科学发现的一个例证。它表明,数学作为现代科学方法的三大环节(理论、实验、数学)之一,已经并将进一步在当代基础理论、应用技术等许多方面发挥重要作用。
现在人们已经发现很多在应用中十分重要的非线性方程,如正弦-戈登方程、非线性薛定谔方程等都具有这种孤立子解。
人们还发现在等离子体光纤通讯中也有孤立子现象,科学家们还认为,神经细胞轴突上传导的冲动、木星上的红斑等都可以看做是孤立子。
所以,孤立子方程,也是通过数学研究而导致重大科学发现的一个典型例证。
在孤立子方程问题之后,程理在第2997层,遇到了著名的“分形问题”。
20世纪数学,在几何概念上有两次飞跃,都与空间维度相关。
一个是,从有限维道无穷维的飞跃。
另外一个就是,从整数维到分数维的飞跃。
而整数维道分数维的飞跃,发生在20世纪下半叶,起源于法国数学家蒙德尔布罗1967年发表的《英国海岸线有多长?》一文中。
这实际上,就是分形问题研究的开始。
海岸线问题,是一个实际的地理测量问题,科学家在实际考察中发现,不同国家出版的百科全书中,对英国海岸线长度,竟然有不同的长度记载,而且误差竟然超过20%!
然后,数学家蒙德尔布罗从数学上研究这一个问题,认为这种超常的误差,与海岸线形状的不规则有关。
由于这种不规则,在不同测量尺度下将得出不同的测量结果。
最后蒙德尔布罗采用“柯克曲线”作为思考海岸线问题的数学模型。
所为的柯克曲线,就是以一个平面等边三角形的每条边的中央三分之一为底,向外侧作一小等边三角形,然后抹去这小三角形的底边,就可以得到一条新的闭折线。
然后,在新曲线的每条边上重复刚才的作图,就可以这样无限的继续画下去。
这样的一条曲线,就被成为了分形曲线。
这样的描述,也许不太好想象和理解。
但在自然界中,有许多分形的例子。
比如雪花,就是一个典型的分形图案,可以将上面的描述想象出就是雪花图案的描绘过程。
柯克曲线只是具有分数维的几何图形的一个例子。
蒙德尔布罗1977年正式将具有分数维的图形称为“分形”。
并建立了以这类图形为对象的数学分支——分形几何。
而正是随后对分形几何的研究,让人们发现了“混沌”现象,从而建立了“混沌动力学”这一全新领域。