现在我们可以准确的给维度下定义 假设我们做我们曾经一直做的 即,根据给定的一个D-维度的物体,比如线条、方形、立体,来建立一个几何结构 通过M次重复的分割物体的长度大小 这些是我们之前所做的 比如,当进行平分时,M等于2 当进行三等分时,M等于3 这是我们的法则,我们也观察到了每一个新的层次 我们得到的是前一水平下的M的D次方倍数 通过M分化得来 将份数称为N Ok,那么N就等于M的D次方,只是重新将其定义为N 现在,可以取两边的对数来定义D 所以,N取对数就等于D乘以M取对数(log N = D* log M) 用之前视频中的对数法则得到 同样,可以将维度-D看作是N取对数除以M取对数(D=logN/logM) 即,维数就是得到的分化数去对数除以分化减少的长度或者边数的对数 Ok,验证一下这个方程满足对维数的标准概念 验证维数-1 以平分的版本,即M等于2时为例 我们将每一边分割成相等的两块 M就是2,而N,即分化的数量,也是2 所以对于维数-D,等于2的对数除以2的对数,就是1(log2/log2 =1) 这是有效的因为得出了正确的维数,维数-1 接下来看看三等分的版本 对于三等分,M等于3(M=3) 将每一边平分成三个相等的部分 所以,对于维数 N,分化的数量,是3(N=3) 因此,D等于3的对数除以3的对数,等于1(D=log3/log3 =1) 同样,验证有效因为得到维数1(D=1) 因此,方程满足我们直觉上得出的正确答案 验证2维物体是否也适用 对于2维物体,如果平分,维数等于4的对数除以2的对数,即2(D=log4/log2=2) 如果你想的话可以在计算器中验证一下 对于三等分,M等于3,N等于9 因此D等于9的对数除以3的对数,等于2(log9/log3 =2),也适用 最后,维数-3,你可以自己验证一下,我也肯定是有效的 现在,一切都按照我们预想的完成了 即计算科赫曲线的维数 如果你还记得,科赫曲线中 我们画出一线段,并擦出其中的三分之一 用一个等边三角形替代中间的这三分之一 即,先前构造的三分之一 之后我们重复这个形式直到出现这个东西 我们可以一直做下去 对于科赫曲线,M等于3(M=3) 即,我们通过因子3减少线段的边数 N,每一个水平下分化的分数等于4(N=4) 在每一个水平下,我们用4个分部来代替前一水平的图形分布 根据定义,科赫曲线的维数就是 4的对数除以3的对数,即logN除以logM(D = log 4/log 3 = log N/log M) 在计算器中计算得出约等于1.26 (D=1.26). 但这意味着什么 一方面,这意味着曲线的维数大约是1.26 即,我们重复越多次就越接近1.26 但1.26到底意味着什么?介于1和2之间(1 < D < 2) 的维数到底什么意思? 很难从直觉上理解 但可以解释为这是一个测量份数与片段大小减少的关系的衡量方式 大致上,有点像自相似的密度问题 对于正常的几何图形,维数的整数 但对不规则的图形,有更高的自相似密度 维数会是非整数的 只是给你一个大致的概念,引用了我的《复杂性引导》书中的一些话 我所讲的分形维数指的是 “我见过很多尝试对分形维数是指直观的描述” “例如,据说分形维数代表着粗糙的,耐用的,锯齿状的,或复杂的对象” “一个物体分形的程度,以及物体结构的‘密度’” “我很喜欢的一个相当诗意的概念“量化细节的暗流”的物体 即,量化了你对于各尺度下能看到的细节 就像你自己对暗流自身进行越来越深的探索一样 对于规则构造的图形,比如光滑的、圆形的大理石 如果你通过持续放大观察构造 最终会到达没有意义的细节的层次 不规则构造,在另一方面来说,每一个层次上都有有趣的东西 分形维数,在某种意义上,以一个方程来的形式量不断放大了的 不同层面上细节的有趣部分” 这是我书上的描述 当然,描述是通过各方面的细节尽量完美地解释数学分形 这有点像是自然分形