数学模型解释宇宙本质

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1、数学模型解释宇宙本质数学模型解释宇宙本质2010-05-0416：46沃尔夫勒姆1959年出生于伦敦,父亲是相当成功的作家,母亲是牛津大学的哲学教授.他幼年聪慧,13岁入伊顿(Eton)公学,15岁发表首篇粒子物理方面的学术论文,到17岁,他的科学论文发到了《核物理》(TheNuclearPhysics)杂志上.在获得牛津大学的奖学金并在牛津学习一年之后,即到了美国阿格纳国家实验室(ArgonneNationalLaboratory)的理论高能物理小组(TheoreticalHigh-Energy

2、PhysicsGroups)工作.1978年19岁的沃尔夫勒姆受著名物理学家穆雷·盖尔曼(MurrayGell-Mann)之邀去到加州理工学院(theCaliforniaInstituteofTechnology),从事基本粒子物理学方面的研究,取得显著成就,一年内获得理论物理学博士学位.1980年沃尔夫勒姆成为加州理工学院一员,与费曼(RichardFeynman)共事.1981年被授予麦克阿瑟"天才人物"奖(MacArthur"Genius"Fellowship),并成为该奖最年轻的获得者.之

3、后他又到了爱因斯坦度过后半生的普林斯顿高级研究所(theInstituteforAdvancedStudy)工作,再后来又成为伊利诺斯大学(theUniversityofIllinois)的物理学,数学和计算机科学教授.1986年27岁的沃尔夫勒姆创立了以他的姓氏命名的沃尔夫勒姆研究公司(WolframResearch,Inc)后,离开了学术界,成为一位企业家.1988年6月23日他的公司发布了一种著名的数学软件――"数"(Mathematica),该软件使得人们可以随心所欲地进行各种复杂的数学运

4、算,解方程,求导数,求积分,求矩阵的逆,画三维图形等等不再是一件烦人的苦差事.温伯格说他学会使用"数学"软件的那一天是个快乐的日子,因为那样他可以摆脱叫研究生助手解算微分方程而产生的窘迫感.[2]加州大学圣迪亚哥分校通讯和信息技术研究所主任拉雷·斯马尔(LarrySmarr)把该软件称作有史以来最重要的科学软件.[3]沃尔夫勒姆本人则因发明该软件被认为是"人类的伟大赞助者".[4]目前该软件在科学家,工程师以及其他各种职业中有大量的使用者,其数目超过一百万,沃尔夫勒姆因此也成为千万富翁.在学术和商

5、业上都取得了如此的成功,沃尔夫勒姆无疑是一个绝顶聪明的人,但是他怎么会写出《新科学》"这样一部愚蠢的书"呢[5]早在1981年,沃尔夫勒姆的研究兴趣从基本粒子转向了自然界中复杂性的起源问题,试图通过电脑运算来解释各种复杂现象,并取得了一定的成果.由于研制和改进"数学"软件,以及监管公司的运营,他的这一研究兴趣被一度压制.1991年"数学"软件第二版发行之后,沃尔夫勒姆开始抽出一部分时间来继续先前的研究.他一般在晚上10点整坐到他的电脑前开始他的科学工作,直到天亮,再睡到中午,然后与他的前数学家妻子

6、和三个孩子度过下午.沃尔夫勒姆就这样在几乎隐居的状态下进行他的科学研究,按照他的说法,牛顿和达尔文在发表他们的惊人之作前,都是单打独斗了好几年的.[6]在总共4000多个漆黑的夜晚里,沃尔夫勒姆敲击了一亿次键盘,移动了一百多英里的鼠标,作了上万页的笔记,产生的研究结果占了10G的硬盘空间,编制了近一百万行的"数学"软件命令,运行了一千万亿次的电脑运算.[7]最后形成了一本1200多页,5磅重的大部头.沃尔夫勒姆声称此书是科学史上最为重要的一部著作,而他所做的一切不亚于牛顿的贡献.[8]早在该书面世

7、以前,沃尔夫勒姆在接受《福布斯》杂志记者采访时就夸耀了他将在书中给出的几个主要发现,譬如,向自然选择学说作出挑战；时间为什么单向流逝；怎样制造人造生物；解释股市涨落；诸如从雷电到星系的复杂系统如何蕴藏着智能；树叶,树木,贝壳,雪花和几乎所有其他东西的形状为什么是那个样子的,等等等等.[9]这些属于绝然不同的研究领域,看起来似乎风马牛不相及的问题,如何在沃尔夫勒姆所谓的"新科学"下得到统一的解释呢?上个世纪50年代乌尔姆(StanislawM.Ulam)和冯·诺伊曼(JohnvonNeumann)为

8、了研究机器人自我复制的可能性,提出一种叫做元胞自动机(CellularAutomaton)的离散型动力系统(DiscreteDynamicalSystems).元胞自动机是研究复杂系统行为的最初理论框架,也是人工智能的雏形.设想一个平面上纵横相交的许多直线构成了许多网格(这里以平面为例,但不限于二维平面),每一个网格就是一个细胞.这些细胞可以具有一些特征状态,譬如被染成黑,白,红,绿等颜色.在每个特定的时刻每个细胞只能处于一种特征状态中.随着时间的增加,或者叫做叠代过程的进行,每个