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【一锅“环汤”,揭开随机背后的规律】在数学世界里,随机并不意味着完全无序。200

【一锅“环汤”,揭开随机背后的规律】在数学世界里,随机并不意味着完全无序。2006年菲尔兹奖得主、数学家温德林·沃纳研究的“环汤”,就揭示了随机现象背后隐藏的规律。

“环汤”中的“环”,来自布朗运动。1827年,植物学家罗伯特·布朗发现,水中的花粉颗粒会不断进行无规则运动。后来科学家认识到,这是由于周围分子的随机碰撞造成的,这种现象被称为布朗运动。

数学家进一步研究发现,如果一条布朗运动形成的随机路径最终回到起点,就会形成一个“布朗环”;许多个布朗环叠加在一起,就像一锅由随机曲线组成的“环汤”。

奇妙的是,环汤虽然每次生成的样子都不同,却具有稳定规律。无论旋转它,还是改变观察尺度,它依然保持相同的统计特征。这种“变化中保持不变”的性质,被称为不变性。

环汤的特别之处在于,它并不是规则的几何图形,却拥有类似圆形的对称性——只不过圆的对称来自固定形状,而环汤的对称来自随机规律。

对沃纳来说,环汤的魅力并不在于解释整个世界,而在于展示了一个数学事实:看似混乱的随机背后,也可能隐藏着深层的秩序。(中科院物理所)中国科普博览