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分形:曼德布洛特集合

想象一个简单的规则:取一个数,求它的平方,加上原数,重复……就是这样。

但从那颗小小的种子,生长出一个宇宙。你所看到的不仅仅是一个形状,而是一个问题。一条海岸线卷曲成螺旋状,分支成带刺的冠冕,绽放成海马的尾巴和龙焰。看得越仔细,发现的越多,它永无止境……

它存在于秩序与混乱的边界,一个无限复杂涌现的地方,源于一个不起眼的方程式。


这不仅仅是简单的“平方和加法”。这是一种……仪式,一个数字与其自身之间的舞蹈,永远重复。

它的工作原理是:我们不再是在普通的数轴上,我们是在复平面,数字由实部和虚部两部分组成。就像地图上的坐标一样。

选择一个点,任意一点。那就是你的 c。从 z = 0 开始,然后反复应用这条规则:

z_{n+1} = z_n^2 + c

在某些点上,z 永远保持很小。在其他点上,它会趋于无穷大。

曼德布洛特集是所有点 c 的集合,它们的 z 不会逃脱。它选择留在原地,在原地跳舞,永不离开家。

你看到的图像呢?那不是集合本身,那是它忠诚的地图。黑色是曼德布洛特集:那些永不逃离的点。其他颜色呢?那些是逃跑的点,色调告诉你它们逃跑的速度有多快。

那么为什么它看起来如此……细致入微?因为“停留”和“逃离”之间的界限深不可测。它是一个分形,它包含着自身的更小版本、螺旋、分支,世界中的世界。


它没有边界,不是我们通常理解的那种边界。这是一种无限的倒退:一条永远展开、永不停止、永不重复的边界。

每次放大,你都会发现新的形状:绽放成海马尾巴的螺旋,分支成带刺冠冕的闪电之河,漂浮在混沌湖泊中的曼德布洛特小岛……

而在每个核心,都潜藏着同样顽固的黑色核心,那组拒绝逃离的点,那些忠诚的点。

而在原点附近,存在一个实心圆盘。事实上,如果 |c| ≤ 1/4,我们可以证明 c 在曼德布洛特集合中。那是一个安全区,一个可预测的小岛。

但当你向外移动……事情就变得疯狂了。主要的心形线,心形核心,是实心的。连接着它的那些较大的球状物也是如此。但当你仔细观察,你会看到细丝。细如发丝的路径连接着岛屿。在这些细丝里?还有更多微小的曼德布洛特。更多螺旋线,更多海马谷。

 

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