什么是豪斯道夫维度和闵可夫斯基维度?挂谷猜想基础知识,分形维度计算
我看明白了二维挂谷问题,解释了反直觉的“针旋转掉头面积可以任意小”。
但是王虹解决的三维挂谷问题说的是,三维挂谷集(空间每个方向都有线段指向),有闵可夫斯基和豪斯道夫维度3。
闵可夫斯基是爱因斯坦的老师。这是说,有两种计算集合的“维度”的办法。这不是人们通常理解的二维、三维,而是计算出来的,可以是分数维。
例如一维线段上的康托尔集,构造过程是从一个线段开始,反复移除中间三分之一的部分。最终,这个集合虽然包含无数个点,但长度为零。可以计算它的豪斯道夫维度。
线段每次迭代中被分成两个部分,每个部分的长度是原长度的1/3。每个部分的结构,都和原来的完全一样,可以建立一一映射。康托尔集的豪斯道夫维度就是log2/log3,大约0.63维。log2是说分出了两个一样的东西,log3是说大小是三分之一。0.63是说没有线段那么密集,但也有无限个点,有一定填充线段的能力。
二维的例子是谢尔宾斯基三角,正三角形挖掉中间的小三角,不断挖。它的豪斯道夫维度是log3/log2,大约1.58维。log3是说,新出来3个和原来一样的三角,log2是说,新三角的周长是原来的一半。1.58维没到2维,就是有一定填充空间的能力。
康托尔集和谢尔宾斯基三角,都是比较稀疏的,维度没到整数。
闵可夫斯基维度是另外一种计算方法,它假设用两套不同大小的盒子来覆盖集合,如大盒子要4个盖住集合,小盒子要16个才盖住,就说有维度。例如一个点,不管如何都是一个盒子覆盖,维度是0;线段,大盒子覆盖住,小盒子数量要翻倍,维度是1;方块,大盒子N个盖住,小盒子要四倍数量,平方关系,维度为2。
挂谷猜想就是说,挂谷集看上去很稀疏(二维我们看到面积居然可以为零),但是计算其维度,还就和空间一样,实际不稀疏。