芒德勃罗:沿着博物学传统走来
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芒德勃罗、弗里茨、帕里西(Giorgio Parisi,罗马大学)等提出的“多[重]分形”概念对 于阵发湍 流研究具有重要意义,但是多分形模型的现象学表示有两个缺点:第一,它假定存在奇异性,第二,它没有区分正负速度增量。弗里茨从概率的观点重构了多分形模型,克服 了这两个缺 点。概率意义上的多分形标度性,并不要求在个体层次上实现任何分形结构。从这个意义上看,湍流的分形或者多分形描述更多地体现着概率含义,离精细尺度的几何特征 则越来越远 ,虽然起初是从几何入手的。不过,进入90年代中期,达。芬奇(Leonardo da Vinci,1452-1519)式的湍流又成为研究的焦点,科学家们开始考虑极细小尺度上(到了柯尔莫 哥洛夫 尺度的量级)的非平庸的几何结构,特别关注涡丝(vortex filaments)的形成以及对 于流体动力学和统计特征的影响。
对布尔巴基学派的态度
芒德勃罗一生做了各种各样的研究,涉猎语言学、通讯工程、热力学、经济学、 湍流、布朗 运动、复迭代等等,在他的工作中数学与其他学科是自然结合在一起的。如果说他是什么什么家的话,他首先是“科学博物学家”,因为他善于从科学史中发现有价值的东西,将一些 孤立的、只 言片语的深刻洞见联系起来。他的几乎每一样贡献都很容易找到一系列前身,对此人们有两种不同的看法,一种观点认为芒德勃罗没什么了不起,只不过自己造了“分形” 这个词而已 ;另一种观点截然相反,认为他的创造是伟大的综合,是任何人所无法替代的, “分形”体现的并不只是一个普通名词,它统摄了科学界各学科呼唤已久的内在声音。无疑 本文作者持 后一种见解。
芒德勃罗以几何方式思考问题,这句话有两方面的含义,一种是他以数学上的几 何学方式思 考,另一种则带有若干贬义:以直观的、从形状出发的、不严格的方式思考。对于芒氏,应该说两方面的含义都有,他本人也不讳言。他常常津津乐道地讲自己以图形的方式思考问题 的好处,当 年考巴黎高等师范学校时以几何方式“做弊”就是一例。另外芒氏不止一次公开反对布尔巴基学派的数学风格。
布尔巴基(Nicolas Bourbaki)是一群主要来自法国高等师范学校的数学家的笔名 .关于这个名字的来历有多种说法,总之是人为编造出来的。这个学派作为一个集体在20世纪的数学界 可谓影响甚 大。此学派的先驱人物主要有三位:康托尔、希尔伯特(David Hilbert,1862-19 43)和诺特(Emmy Noether,1882-1935)。第一位为他们提供了集合论,第二位提供了公 理化 方法,第三位则提供了抽象代数。1934年冬天高等师范学校的一伙毕业生商定第二年7月在一家饭店召开布尔巴基成立大会。成立初期活跃人物主要有:维尔(Andre Weil,1906 -)、迪多内(Jean Alexandre Dieudonne,1906-),迪尔萨特(Jean Delsarte,1903-)、 卡当(Henri Cartan,1904-)、切瓦利(Claude Chevalley,1909-)等。可以看出他们年纪相差 不多。这些年青人经常聚会,在一起讨论纯粹数学。30年 代他们计划撰写一部纯数学专著, 从基本原理出发,按严格逻辑发展进行形式构造。1939年以“布尔巴 基”为名的第一部《数学原理》(Elements de Mathematique)出版,一直出版到1980年,产生了很大影响。有 关布尔巴基的详 情可以参阅胡作玄编著的《布尔巴基学派的兴衰:现代数学发展的一条主线》。[33]
公正地评价,此学派为数学的严格化、体系化、结构化发展作出了重要贡献,该 学派中有三 人施瓦兹(Laurent Schwartz,1915- ,是上文提到的概率论大师保罗。莱维的女婿)、谢利( Jean-Pierre Serre,1926- )和 格罗申迪克(Abxander Grothendieck,1928- )曾获菲尔兹奖 ,还有两人维尔和卡当荣获沃尔夫奖,这说明其数学成就是举世公 认的。
既使如此,布尔巴基也不是没有缺陷。从当前趋势看,这个学派已光荣地完成了 其历史使命 ,已走向衰落。这个学派过分强调逻辑而贬低几何直觉,一直受到一些人士的反对,年青的芒德勃罗受不了他们那一套,离他们远远的。1985年有人问芒勃罗:“你提到你不喜欢布尔 巴基对待数 学的那种反几何的方法。你认为布尔巴基的影响对于接受你的分形方法是否设置了重要障碍?”芒氏回答说:“1945年当我离开高师的时候的确是这样,另一次是1958年我 离开法国时。 在这之后就没有了。他们不能阻止我做我自己的事情。多少年来我的许多听众深受他的影响,但并不知道他们的存在。”
芒氏认为布尔巴基试图为数学大厦打下一个基础,但它像浪漫王子梦中的城堡一 样,从未完 工,他们的宏篇巨著也远未实现他们声称的目标,并没有成为数学的普适标准。所谓30年河东30年河西一点不假。在数学界摆锤开始从一个极端摆回到一个更合理的位置。芒氏说:“ 如果我再早 一点推出我们分形几何,布尔巴基也许会成为一个重大障碍。但是现在他们最多能在巴黎开一个研讨会。某种意义上,我或许能从批驳他们的傲慢中获得好处。”
当分形几何学流行起来时,形势也变得突然,芒德勃罗骄傲地指出:“布尔巴基 现任领导人 之一的道阿迪(Adrien Douady,1935- )用了最后的几年时间发展了我所开创的复迭代思想 ,欢迎他总是件好事情。”在80年代 初,道阿迪确实“帮”了芒德勃罗一个大忙:他就芒德 勃罗提出的M集合的连通性与自己从前的两个学生 合作,作了严格的数学分析,得到了一批深刻的数学结果,直接促进了复迭代深入发展。
但是这个问题还可以从另一个角度去看。布尔巴基学派起初都来源于朱丽亚 (Gaston Julia ,1893-1978,在战争中他的鼻子受伤,从照片上可以看到他鼻部带着一个特制的面具)在高 师办的 讨论班,无疑朱丽亚可算作布尔巴基的祖师爷,而复迭代基本上是由朱丽亚开创的。芒德勃罗只是在70年代末才重新碰到这个问题,大张旗鼓地研究起迭代来,并将它与分形联 系在一起。 因些也可以说芒德勃罗皈依了布尔巴基传统。客观的看法也许是,数学的各个分支是内在联系的,发展总有个先后,物极必返,一种方法、一个问题的流行均有一定的时代 规律性。芒 氏与道阿迪两个对立学派都来研究复迭代,说明几何方法与分析方法没有本质的不同(代数、几何与分析历来是数学的相互统一的三大块),在计算机的帮助下可以走到一起 来,这是本 世纪80年代以来出现的盛事。
在对道阿迪进行表扬的同时,芒德勃罗严厉批评了大数学家迪多内:“布尔巴基 的奠基人之 一迪多内,关于数学的意义发表了大量极端错误的言论……。比如他认为皮亚诺曲线是反直觉的,只有用逻辑才能理解它,用直觉是不可能理解其性质的。这完全错了。今天皮亚诺曲 线被视为完 全直观的,因为我的工作使得它如此。我有这样一种感觉,迪多内并没有敌意,只是有趣。”





