上海科协大讲坛：神奇的分形现象 让好奇心驱使科学研究

　　分形理论是当今十分风靡和活跃的新理论、新学科，日前一期上海科协大讲坛上，美国麻省理工学院（MIT）高级研究员、美国纽约科学院院士，美国国家发明科学院院士、奥地利科学院院士、美国医学与生物工程院院士张曙光分享了自然界中的许多事物都有的一个共同点——神奇的分形现象。

　　分形的概念是美籍数学家本华·曼德博首先提出的。

　　在我们的身边，环绕着数不尽的事物，张曙光展示的图片上有多种事物，他说：“你们看这些，有什么相似之处，这些虽然看起来都不一样，但都有一个共同点。这是宇宙、云彩、河流，这是干旱的土地，这是花菜，这个是神经元，这些有什么共同之处？”抛出问题后张曙光马上揭晓了谜底，他介绍说，共同之处就是数学分形，这个数学分形可以用公式写出来。这些明显的共同点和相似性，可以用数学公式来描述，而这个公式对于我们每天的生活拥有意义深远的影响，被称为分形。

　　“这是从我家窗户照出去的树，你看树的主干、支干，再到小树枝、叶子、树根，也都可以用分形来表述。就连树皮也是数学分形。没有数学分形公式以前，这些东西是无法描绘的，用几何的圆的、方的、长方、尖的、三角很难描述。分形数学发明以后，用分形公式都可以精准地描绘出来。”张曙光举例说。他提议，办一个数学分形的展览，不要找专业摄影师去拍照片，而是老人、小孩、年轻人，让公众自己拍，拍了以后送到博物馆，这样会激发大家对数学分形的兴趣。

　　他认为，分形的出现使人们重新审视这个世界，世界是非线性的，分形无处不在。在自然领域和我们的工作及每天的生活中，随处可观察到分形这一现象。分形理论不仅展示了数学之美，也揭示了世界的本质，还改变了人们理解自然奥秘的方式。分形可以让人们感悟到科学与艺术的融合，数学与艺术审美的统一，而且还有其深刻的科学方法论意义。

　　好奇心是科学研究的原动力

　　如何在无处不在的分形现象中激发科学研究和创新？张曙光认为，好奇心是科学探究的原动力，好奇心驱使科学研究。

　　张曙光说，孩子五六岁时特别喜欢问问题，有着与生俱来的好奇心，然而，大人们常常无法回答孩子们的问题，于是，当孩子们逐渐长大后，他们所提出的问题也就越来越少了。而对于大多数科学家而言，他们将会继续保持这种好奇心并不断地提出关于自然现象的问题：如大气化学、地球的构成因素、基础元素、生命的奥秘、宇宙的年龄以及纳米视野下的不可见世界等等。他们对这些问题的提出和探寻最终推动了科技进步，改变了我们的生活，造福于人类。

　　获得诺贝尔奖者的科学研究都是源于好奇心，好奇心可以带来推动重大经济效益的科研成果。比如，因为与X射线有关的研究而获得诺贝尔奖的科学家已有几十人，这项发明可以把很小的分子看得非常清楚，药物开发离不开X射线；DNA监测与这项科技密不可分。而干细胞、石墨烯等伟大的科学研究都是以好奇心为出发点。张曙光表示，科学研究要打破条条框框，也不要害怕错误，要从错误中学习，从而纠正错误。