基本信息
内容简介
作译者
李忠教授曾任北京大学数学系主任,中国数学会常务理事兼秘书长及北京数学会理事长。
目录
§1 迭代及其轨道
§2 Logistics方程
§3 什么是动力系统
§4 轨道行为的复杂性
§5什么是浑沌
练习一
2 有趣的复迭代
§1 Cayley问题
§2 Fatou与Julia的研究
§3 美丽多样的Julia集
§4 周期轨道
§5 Julia集上的浑沌现象
§6 稳定域
练习二
3 什么是分形
§1 Hausdorff维数
§2 Hausdorff维数的计算
§3 自相似的分形
§4 Julia集与分形
序言
在20世纪60年代,Lorenz在研究大气流动时发现了奇异吸引子的现象.它告诉人们在一个确定性的系统中可能存在着某种不可预测的行为,后来人们把这类混乱和无序的现象称为浑沌(chaos).分形(fractal)是指一类复杂而不规则的图形,其Hausdorff维数大于其拓扑维数.随着非线性科学的兴起,近几十年来浑沌与分形广泛地出现在许多领域,如天体力学、宇宙学、热力学、生命科学、流体力学、材料科学及各种应用科学.浑沌与分形这两个词汇成为种种非线性科学中的一种语言,并成为理解非线性过程中复杂现象的一条途径.然而,对于大多数非数学专业的工作者而言,人们对于这两个时髦的名词充满着好奇、迷惑和某种神秘感.通过一个简单的数学模型,来解释浑沌与分形的确切含义以及它们是怎样形成的,就是本书写作的初衷.
如果抛开具体的物理现象不谈,单从数学上看,浑沌与分形的产生并不是一种很特别的事:一个简单的二次式的迭代就可能导致浑沌与分形.早在1920年前后,数学家Fatou与Julia就系统地研究了复的多项式或有理函数的迭代.他们彼此独立地对这种复迭代在其不稳定集合(后来人们称之为Julia集)上的行为作了完整深刻的刻画.根据他们的研究结果,复迭代在其Julia集合上的复杂行为实际上就是当今被广泛谈论的浑沌.在他们的研究工作的60年之后,Julia集被人们用电子计算机画成了图形.这些Julia集的图形出入意外的复杂和多样,并且十分美丽.绝大多数Julia集的图形都是分形,现在成了分形理论中的“经典”例子.这样,在20世纪80年代初,在D.Sullivan等人工作的影响下,关于复迭代的研究一下子又热乎起来,吸引了不少数学家进一步研究,并取得了重要进展...
这本小册子共分4章.第1章讨论关于一般映射的迭代,介绍什么是浑沌,通过若干简单实例介绍非线性迭代怎样导致浑沌.第2章介绍Fatou与Julia关于复迭代的基本结果及Sullivan的定理.第3章阐述分形的定义和Hausdorff维数的计算.第4章讨论与二次迭代有深刻联系的Mandelbrot集合,介绍Douady与Hubbard的研究结果和尚未解决的问题.
作者过去曾以同样的题目多次向大学生作过通俗的演讲.本书是在讲稿的基础上补充而成.我们的重点依旧是放在对基本概念与重要结论的阐述上.与教材和专著不同,它不追求理论上的完整和形式的严谨.我们将不得不省略某些较深的定理的形式证明,以保证本书有较强的可读性.
每一章后面作者建议了一些练习,其中包括一些计算机绘图.通过这些练习,读者将会对书中提到的理论有更具体的理解....
李忠
2005年3月于北京大学