现代分形的内容
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Sierpinski镂垫 |
自分形诞生最初,人们关心的主要是分形集的几何(静态)结构,如Hausdorff维数、Hausdorff测度,重分形等,或者分形图形处理,以及与分形密切相关的动力系统(如Julia集和Mandelbrot集)和涉及生物学领域的L-系统等。20世纪80年代,物理学家和数学家开始关心分形集的分析(动态)结构,研究分形区域上的布朗运动。1988年,数学家M.Barlow和E.Perkins利用随机过程理论,构造性地证明了Sierpinski垫上布朗运动的存在性,并得到转移密度(或热核)的上下界优美估计。1990年,T.Lindstrom在更为广泛的一类分形集,即嵌套分形(nested fractals)上构造布朗运动。随后,M.Barlow和R.Bass在20世纪80年代末和90年代初,构造出平面Sierpinski地毯上的布朗运动,并同时得到热核上下界估计;1999年,他们将此结果推广到高维空间中的Sierpinski地毯。以上工作,都借助于随机过程理论。
一个自然的问题:是否可以用较简单的分析方法得到类似结果,并推广到其他分形区域?日本数学家Masatoshi Fukushima等首先(1992年)进行这方面的研究,构造了Sierpinski垫上的局部、正则、保守、自相似的狄氏型,该狄氏型正好对应Barlow和Perkins等所构造的布朗运动。随后,J.Kigami对更一般的分形集进行研究。在1993年提出后临界有限(post-critically finite)自相似集的概念(这类分形集都是有限分枝的)。利用分析的方法,J.Kigami和R.Strichartz等数学家,较系统地研究了后临界有限自相似集这类分形区域上的狄氏型、Laplace算子和谱分析等。进一步,K.Falconer(1999年)等利用山路引理,研究基本分形集上的某些非线性偏微分方程。从而,形成与概率学派相媲美的分析学派,使得这一方向的研究变得生机勃勃,方兴未艾。
分形集上的热核估计是这一方向研究的重要焦点。热核本身是许多物理现象的根源,在数学物理、几何学、概率论和随机过程理论、图论、函数空间理论,包括分形几何等诸多数学领域起着极其重要的作用,属于数学领域的交叉研究课题。
参考文献
[1] 分形分析引论 胡家信 著 科学出版社,2013
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