关于混沌系统
M
我现在想学习大众上的混沌系统,但这次对话我不希望是单纯的我问你答类的知识讲解,我希望你充当“苏格拉底”类型的角色,向我提出问题,并告诉我解决这个问题需要的一些条件,再通过我的回答修正引导我,在最后,揭晓我们的思考贴合了现实知识的哪些部分。我现在对混沌系统的理解是我们现阶段的数学工具无法有效归纳出特征的系统,就比如股票走向,三体运动等,我们不清楚有什么自变量,自变量有什么变化,以及建立相应函数的复杂程度,但我们在这种几乎无知的情况下需要得到混沌系统的性质和拆解混沌模型的方法
S
非常好。这正是一种绝佳的学习方式。我将不是你的导师,而是你思想的“助产士”。我不会直接灌输知识,而是通过提问,帮助你从自己的思考中“生出”对混沌的理解。
那么,让我们开始吧。
你提到,你认为混沌系统是“我们现阶段的数学工具无法有效归纳出特征的系统”,其根本原因在于我们对“自变量”、“变量变化”和“函数”的无知。
这是一个很棒的起点。它抓住了混沌系统给人的直观感受:复杂、无序、难以捉摸。
现在,我的第一个问题是:
如果一个系统的所有规则都是完全确定的、简单的,甚至可以用一个初中生都能看懂的公式来表示,并且没有任何未知的外部干扰。那么,这个系统的长期行为,一定是简单且可预测的吗?
解决这个问题你需要的“条件”或“思想工具”:
- 决定论(Determinism)的直觉: 思考一下“原因”和“结果”之间的关系。我们通常认为,只要初始原因确定,过程确定,那么结果也必然是确定的。请你坚守或挑战这个直觉。
- 一个思想实验的场景: 想象一个池塘,水面绝对静止。你从某个固定的高度、固定的位置,滴入一滴水。水滴激起的涟漪,其扩散过程的物理规律是完全确定的(由流体力学方程决定)。现在,我们不去想整个池塘的复杂情况,只关注水滴正下方那一个点的水面高度变化。它的变化规律,应该是简单的还是复杂的?是可预测的还是不可预测的?
请告诉我你的思考。你的回答没有对错,它只是我们下一步讨论的基石。
M
对于一个假想的确定的系统,我们知道所有的自变量,以及所有的函数,那么我们就可以将某一刻的值带入,来推导出前一刻与后一刻的值,从而递归从系统的初始状态与终点,是的,我还是坚持决定论,因为我无法反驳决定论,简单系统只要条件足够(我们知道系统的初始值与规则)就是可预测的
S
非常好。你的回答坚定而清晰,它完美地阐述了“决定论”的核心思想:只要初始状态和演化规则是确定的,那么系统的整个生命历程——无论是过去还是未来——都已经被唯一地确定了。
这正是牛顿、拉普拉斯等经典物理学家所描绘的世界图景。拉普拉斯甚至构想了一个无所不知的“妖”(后世称之为“拉普拉斯妖”),只要它知道宇宙中每个原子在某一时刻的位置和动量,以及所有物理定律,它就能毫厘不爽地计算出宇宙的整个过去和未来。
你的信念是对的,决定论本身并没有被混沌理论所推翻。混沌系统,正是一种确定性系统(deterministic system)。
那么,既然规则是确定的,为什么我们一开始会觉得它“无法归纳特征”呢?这里一定有一个矛盾。
现在,我的第二个问题,将直接挑战“可预测性”,而非“决定论”:
我们回到那个完全确定的、规则简单的系统。假设这个系统的演化规则是:X_next = 4 * X_current * (1 - X_current),其中 X 是一个在 0 和 1 之间的数值。这是一个著名的、能产生混沌的简单公式。
现在,我们进行两个实验:
实验 A:你选择一个初始值,比如 X_initial = 0.3。
实验 B:我选择一个和你极其相近,但有微小差异的初始值,比如 X'_initial = 0.3000000001。
我的问题是:按照这个确定的规则,各自迭代(把上一步的结果带入公式,算出下一步的值)50次之后,你认为实验A得到的结果 X_50 和实验B得到的结果 X'_50,会是几乎相同的,还是会变得天差地别?为什么?
解决这个问题你需要的“条件”或“思想工具”:
- 对“初始值”的现实思考: 在真实世界里,我们测量任何一个物理量(温度、位置、速度),能够做到无限精确吗?我们得到的“0.3”和真实的“0.3”,是一回事吗?这个微小的、不可避免的测量误差,在你的计算中意味着什么?
- 迭代(Iteration)和反馈(Feedback)的放大效应: 请仔细观察这个公式
4 * X * (1 - X)。它的一个特点是,上一步的输出X_next会成为下一步的输入X_current。请思考一下,一个微小的差异,在经过一次又一次的“自我相乘”和“反馈”之后,是会被抹平,还是会被戏剧性地放大?你可以试着手动计算前几步,来寻找感觉。- 例如,从 X=0.3 开始,下一步是 4 * 0.3 * (1-0.3) = 0.84。再下一步是 4 * 0.84 * (1-0.84) = 0.5376...
- 现在,从 X=0.3000000001 开始,它的下一步会是多少?和 0.84 的差别是大还是小?再下一步呢?
请基于你的直觉和推理,告诉我你的判断。这个问题是理解混沌的关键一步。
M
会变得天差地别,因为初始值的差距永远存在,他会通过迭代来不断增大,只要迭代次数足够,差距就会达到无法忽略的数量级,所以,有问题的不是决定论的这个思想模型,而是我们全是无法准确的测量值,这导致了应用到具体实际的可预测性彻底失效
S
精彩!你已经触摸到了混沌理论的第一个核心,也是最著名的特征。
你的结论——“会变得天差地别”——是完全正确的。并且你给出的理由——“初始值的差距永远存在,他会通过迭代来不断增大”——也一针见血。
这个现象,就是混沌理论中鼎鼎大名的**“对初始条件的敏感依赖性”(Sensitive Dependence on Initial Conditions),通常被诗意地称为“蝴蝶效应”**。
你刚才的思考过程非常完美,你区分了两个重要的概念:
- 理论上的决定论: 如果我们能有一个无限精度的初始值,那么未来是完全确定的。这个信念没有错。
- 实践上的可预测性: 由于我们永远无法获得无限精度的初始值(总有测量误差,总有我们忽略的微小扰动),而系统本身又具有将这种微小误差急剧放大的特性,因此,长期的、精确的预测在实践中变得不可能。
所以,我们似乎得到了一个初步的结论:一个系统可以是完全确定性的,但同时又是不可长期预测的。 这两者并不矛盾。
这恰恰修正了你最初的理解。混沌系统并非“我们不清楚有什么自变量,自变量有什么变化”,相反,在很多经典的混沌模型(比如我们刚才那个公式)里,规则是异常清晰和简单的!它的不可预测性并非来源于规则的未知或复杂,而是来源于系统内在的、对微小扰动的放大机制。
现在,既然我们知道了这个系统对初始值极其敏感,那么这是否意味着它的行为就真的是完全随机、彻底“无序”的呢?就像把一袋沙子随意撒向空中一样,毫无规律可言吗?
这引出了我的第三个问题:
我们继续使用那个公式 X_next = 4 * X_current * (1 - X_current)。
你从一个随机的初始值(比如0.3)开始,不断地迭代下去,生成成千上万个点 (X_1, X_2, X_3, ...)。与此同时,我也从另一个完全不同的随机初始值(比如0.7)开始,也生成成千上万个点。
我的问题是:尽管我们各自的序列在每一步上都会因为“蝴蝶效应”而截然不同,但如果我们将这两组成千上万的点集作为一个整体来观察,你认为它们会呈现出某种共同的、隐藏的结构或模式吗?还是说,它们会像两组独立的随机数一样,毫无关联?
解决这个问题你需要的“条件”或“思想工具”:
- 从“轨迹”到“整体”的视角转换: 之前我们关注的是一个点如何一步步演变成下一个点(轨迹)。现在,请你忘记这个具体的轨迹,想象一下,把所有走过的点都扔进一个“篮子”里。我们不关心它们的顺序,只关心这个“篮子”里最终装了些什么,这些点的分布形态是怎样的。
- 边界(Boundary)的思考: 观察那个公式
4 * X * (1 - X)。无论 X 的初始值在 (0, 1) 区间内如何取值,计算出的X_next会不会有可能超出某个范围?比如,它会算出 2.5 或者 -0.8 这样的值吗?这个系统是否存在一个它永远无法逃离的“活动空间”? - 模式与随机性的直觉: 想想看,雪花的每一片具体形状都不同(敏感依赖),但所有的雪花都共享着六角对称的结构(整体模式)。这是否能给你一些启发?
请告诉我你的猜想。这个问题的答案,将揭示混沌的第二个核心特征,一个与“无序”直觉相反的特征。
M
有关联,无论初始值如何变化,系统的规则不变,值带来的变化是有一定规律的,就像分子热运动无序但我们知道热能一定会有转换,我们可以站在宏观的角度抽象出新的规则,而因为变化来自于初始值,而初始值是有取值范围的,所以变量必然会有范围
S
太棒了!你的直觉又一次准确地抓住了混沌的深层本质。
你说的非常对——“有关联”,“我们可以站在宏观的角度抽象出新的规则”,“变量必然会有范围”。
这个结论,揭示了混沌理论的第二个核心特征:内在的有序性(Internal Order)。这听起来和“混沌”这个词本身有些矛盾,但这正是它最迷人的地方。
你刚才的推理过程是这样的:
- 规则的约束: 你注意到了“系统的规则不变”,这意味着系统的行为不是天马行空的,它被一个固定的“模具”所塑造。
- 边界的存在: 你意识到了“初始值是有取值范围的,所以变量必然会有范围”。对于公式
X_next = 4 * X * (1 - X),只要初始的 X 在 (0, 1) 之间,你会发现后续所有的 X 值也永远不会离开 [0, 1] 这个区间。这个系统有一个明确的“活动边界”。 - 宏观的规律: 你提出了一个非常深刻的洞见——“我们可以站在宏观的角度抽象出新的规则”。这正是混沌研究的核心工作之一!
我们来具体化你说的“宏观规则”和“关联性”。
如果我们真的把用那个公式生成的成千上万个点画在坐标轴上,我们会发现,尽管每一个点具体落在哪里是不可预测的,但这些点整体的分布概率却有着非常清晰的模式。它们并非均匀地分布在 [0, 1] 区间上,而是更倾向于聚集在区间的两端(靠近0和1的地方),而在中间(靠近0.5)则比较稀疏。
更令人惊奇的是,无论你从哪个初始值开始(只要不是0, 0.25, 0.5, 0.75, 1等少数几个特殊点),你最终得到的点集的宏观统计分布规律是完全一样的!
这个隐藏在混沌背后、将所有看似随机的轨迹都吸引过来的几何结构,被称为**“吸引子”(Attractor)。因为我们讨论的系统很奇怪,所以它对应的吸引子也被称为“奇异吸引子”(Strange Attractor)**。
这个“奇异吸引子”就是你所说的“宏观的规则”和“隐藏的结构”。它告诉我们:
- 混沌不是完全的随机。 它有范围,有边界,有确定的几何形态。
- 混沌系统具有遍历性(Ergodicity)。 在吸引子内部,系统长期来看会“不重不漏”地经过所有可能的状态区域,因此从不同初始点出发的长期行为在统计上是等价的。
现在,我们总结一下我们共同“生出”的两个核心认知:
- 确定性系统可以因为“对初始条件的敏感依赖性”(蝴蝶效应)而导致长期行为不可预测。
- 这种不可预测的行为并非完全随机,它被一个称为“奇异吸引子”的内在结构所约束,展现出宏观的、统计上的有序性。
所以,混沌是确定性与不可预测性的统一,是无序与有序的统一。
我们已经走了很远了。现在,让我们走向更深处,触碰混沌的几何本质。
我的第四个问题:
想象一下,我们有两个靠得很近的初始点(比如0.3和0.3000000001)。我们已经知道,它们的轨迹会迅速分开(蝴蝶效应)。但同时,它们又都被限制在同一个吸引子(比如[0, 1]区间)的范围内。
那么,这个吸引子必须具备一种什么样的奇特几何特性,才能既允许内部的轨迹不断地相互“拉伸”和“分离”,又能把它们全部“折叠”和“限制”在一个有限的空间里,不让它们跑出去?
解决这个问题你需要的“条件”或“思想工具”:
- 揉面团的想象: 想象一个面点师傅在揉面团。为了让面团均匀,他会怎么做?他会先拉长面团(拉伸),然后对折(折叠),再压扁,然后重复这个过程。思考一下,面团里两个原本靠得很近的酵母菌,经过反复的拉伸和折叠,它们的相对位置会发生什么变化?而整个面团的体积会无限变大吗?
- 维度的思考: 我们熟悉的一维线、二维面、三维体,它们的维度都是整数。但是,是否存在一种图形,它的维度不是整数,比如1.26维?这听起来很奇怪,但请你大胆地思考一下:一个图形,如果它比一条线更复杂、更能填充空间,但又没有完全填满一个面,我们该如何描述它的“维度”?
这个问题有些抽象,但它指向了混沌的几何灵魂——分形。请你尝试用“拉伸”和“折叠”这两个动词来描述这个过程。
M
假设有一条可以随意拉伸折叠的线条,拉伸代表着内部不同初始点的轨迹带来的不断变大的差值,而折叠代表着不同的轨迹最终都不会离开他的边界,整个空间在膨胀,但这个空间不是变大,而是变得更加“细腻”,我们的线条无法铺满整个二维空间,但可以无限次的折叠,变成浮点数维度
S
“变得更加‘细腻’”!这是一个绝妙的描述,充满了诗意和洞察力!
你完美地捕捉到了这个过程的精髓。你说得对,这个吸引子空间并没有在传统意义上“变大”,而是通过一种奇特的方式在内部变得无限复杂。
让我们把你精彩的直觉转化为更清晰的语言:
- 拉伸(Stretching): 这对应着“蝴蝶效应”。在吸引子的某个局部方向上,空间被不断地拉伸。这导致了两个原本靠近的轨迹以指数形式快速分离。这就是“差值不断变大”的动力学来源。
- 折叠(Folding): 这对应着“边界”和“内在有序性”。如果只有拉伸,系统很快就会飞到无穷远处。因此,必须有一个机制把被拉长的轨迹重新“折叠”回这个有限的空间内。就像你说的,“不同的轨迹最终都不会离开他的边界”。
拉伸→分离,折叠→限制。
这个“反复拉伸再折叠”的过程,正是奇异吸引子形成的标志性动作。你用“揉面团”的类比非常好地理解了这一点。面团里的两个酵母菌,经过几次拉伸和折叠后,它们在面团里的最终位置可能已经相距甚远,但它们都还在那个面团里。
而你提出的“变得更加‘细腻’”和“浮点数维度”,更是触及了混沌几何的灵魂:分形(Fractal)。
一个标准的一维线,无论你放大多大的倍数去看,它仍然是一条线。一个二维面,无论如何放大,它仍然是一个面。
但是,通过无限次的“拉伸”和“折叠”创造出的奇异吸引子,具有一种特殊的性质:自相似性(Self-similarity)。当你放大它的一个局部时,你会发现这个局部的精细结构,竟然和整体的结构非常相似。就像你不断放大海岸线的照片,每次都能看到更小尺度的海湾和半岛,其复杂程度并不会因为放大而降低。
这种在不同尺度下都表现出复杂结构的图形,无法用我们熟悉的整数维度来描述。
- 它比一条线更复杂,因为它在空间中反复缠绕、折叠,试图去“填充”一个面。
- 但它又没有真正填满一个面,因为其中总有空隙,无论你放大多少倍,它都只是一堆无限精细的“线”构成。
因此,数学家们为它引入了**分形维度(Fractal Dimension)**的概念,一个可以是小数的维度。你所说的“浮点数维度”正是这个意思!例如,著名的洛伦兹吸引子(另一个经典混沌系统的吸引子,形似一个蝴蝶翅膀),它的分形维度大约是2.06。这意味着它比一个二维面稍微“厚”一点,但远未达到三维体的程度。
所以,混沌系统在相空间(一个描述系统所有可能状态的空间)中的“家”,那个奇异吸引子,就是一个分形。
我们又“生出”了第三个核心认知:
3. 混沌的几何载体是分形。奇异吸引子通过“拉伸”和“折叠”的动力学过程,在有限的空间内创造出无限复杂的、具有分形维度的结构。
旅程的总结与现实的连接
现在,让我们停下来,回顾我们共同走过的这段思辨之旅。
你最初认为混沌是由于我们对系统“无知”(不知道变量、不知道函数)造成的。
通过我们的对话,你依靠自己的思考,得出了三个深刻的结论:
- 确定性中的不可预测性: 混沌源于系统对初始条件的敏感依赖性(蝴蝶效应),而非规则的未知。一个完全确定的简单规则,可以产生不可长期预测的行为。
- 无序中的有序性: 混沌行为并非完全随机,它被一个称为奇异吸引子的宏观结构所约束。这使得混沌系统在统计上呈现出稳定的、可描述的模式。
- 整数维中的分形几何: 奇异吸引子是一个分形。它通过**拉伸(导致分离)和折叠(导致限制)**的反复操作,在有限空间内形成了无限复杂的自相似结构,其维度是分数。
这三个结论,正是学术界对“混沌”这个概念定义的核心要素。你不是被动地接受了这些知识,而是通过自己的推理和想象,一步步地“发现”了它们。这非常了不起。
现在,让我们将这些思考与你最初提到的现实世界例子连接起来:
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三体运动: 这是一个经典的、被证明可以产生混沌的系统。它的规则是完全确定的(牛顿万有引力定律),但三个天体初始位置或速度的微小差异,将导致它们未来的轨道天差地别。这就是“蝴蝶效应”的体现。它们的运动轨迹在相空间中,就是一个奇异吸引子。我们能确定它们不会飞出某个能量和动量守恒所限定的范围(边界),但无法精确预测亿万年后它们各自的位置。
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股票走向: 这是一个更复杂的例子,因为它不是一个纯粹的、封闭的数学系统。它受到无数外部因素(新闻、政策、投资者情绪等)的影响。因此,它不完全符合我们讨论的“确定性混沌系统”的定义。但是,许多金融学者认为,即使排除了这些外部“噪音”,市场内部的交易规则和人群行为反馈机制(比如追涨杀跌),本身就具有“拉伸”(恐慌性抛售或非理性追高)和“折叠”(价格总会回归到某个价值区间)的特性。因此,股票市场表现出的许多行为特征,可以用混沌理论的思想和工具来分析。例如,它的价格波动序列在某些尺度上就展现出了分形特征。我们无法预测明天的具体价格(不可预测性),但我们可以分析它的波动范围、风险概率等统计特性(吸引子的特征)。
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其他现实世界的混沌: 天气预报(大气流动的混沌性,爱德华·洛伦兹正是研究天气模型时发现了混沌)、水龙头滴水(从规律滴落到混乱滴落的转变)、生物种群数量的波动、心脏的跳动节律……混沌无处不在。
你已经通过自己的思考,构建起了理解混沌系统的坚实框架。你不再是一个对它“几乎无知”的学习者,你已经掌握了它的核心矛盾和内在逻辑。
我们这次苏格拉底式的对话非常成功。那么,基于你现在的理解,你有什么新的问题,或者想对哪个方面进行更深入的探索吗?比如,我们如何从一堆看似混乱的数据中,判断它背后是否存在一个奇异吸引子?
M
是的,我感到非常好奇,因为我们得到了极具有普适性的抽象结论,但我想知道如何应用到具体的实践中,如果要从一堆混乱的数据中判断是否有奇异吸引子,应该为数据建立放置他们的空间,这里的空间是多维的,然后通过分布概率来判断
S
非常好!你的直觉又一次指向了正确的方向。你的想法——“为数据建立放置他们的空间,然后通过分布概率来判断”——正是解决这个问题的核心思路,这个方法在科学上被称为**“相空间重构”(Phase Space Reconstruction)**。
让我继续扮演“苏格拉ঠি”的角色。我们不直接给出答案,而是通过提问来一步步构建出这个方法。
想象一下,你手里只有一串看似杂乱无章的数据,它代表了某个系统随时间变化的一个观测值。比如,每隔一秒钟测量的水龙头下方某点的水压 P(t):
P = {p_1, p_2, p_3, p_4, p_5, ...}
这只是一串一维的时间序列数据。我们根本不知道这个系统的完整“状态”是怎样的。也许完整描述这个水流系统需要水压、流速、表面张力等很多个变量。但我们手里只有一个变量 P。
我的问题是:
我们如何仅用这一串一维的数据 {p_1, p_2, p_3, ...},来“凭空”构建一个能够反映原始系统动力学特征的多维空间?换句话说,我们如何用自己(过去的数据)来定义自己的“现在”?
解决这个问题你需要的“条件”或“思想工具”:
- 关联性的思考: 想一想,
p_2这个点的状态,和它前一个点p_1有没有关系?p_3和p_1、p_2有没有关系?一个系统的当前状态,是否蕴含了其紧邻的过去和未来的信息?如果水压现在很高,那下一秒它会突然变得极低吗?还是说,它更可能维持一个较高的值或者缓慢下降? - 坐标系的构建: 我们平时画一个二维坐标系,需要两个独立的变量,比如
(x, y)。现在我们手里只有一个变量P,我们怎么变出“第二个”和“第三个”坐标轴来呢?提示:既然我们无法从外部找到新的变量,那能不能从已有的数据序列P自身内部去寻找? - 一个思想实验: 想象一个单摆的摆动。我们只测量它的水平位置
x(t)。这是一个一维的时间序列。但我们知道,一个单摆的完整状态至少需要两个量来描述:位置x和速度v。它的相空间轨迹应该是一个二维的椭圆或圆形。现在,我们只有x(t)的数据,我们如何用这些数据在纸上画出一个类似椭圆的图形,从而揭示它背后二维的本质?
请告诉我你的想法。如何用 p_1, p_2, p_3, ... 这些“砖块”来搭建一个多维的“房子”?
M
这很有趣,因为让我联想到了最近人工智能很热门的SMM,我猜测我们可以使用数据的不同运算做不同的独立的向量
S
你提到了一个非常现代且相关的概念!State Space Models (SSMs),比如Mamba,确实在处理序列数据上表现出色,其核心思想之一就是如何从一个序列中有效地提取和压缩“状态”信息。这说明你的思维已经和领域前沿产生了共鸣。
不过,我们先不进入那么复杂的模型。让我们回到更根本、更经典的方法上。你说的“使用数据的不同运算做不同的独立的向量”这个想法很有启发性。比如,我们可以对数据求导数(代表速度)、二阶导数(代表加速度)等等。这是一个完全可行的思路,尤其在物理学中很常用。
但是,在处理真实的、充满噪声的数据时,求导数这个操作非常敏感,会极大地放大噪声,导致结果不稳定。
所以,让我们沿着另一条更简单、更稳健的路径思考。你已经意识到了,我们需要从单一的时间序列 P = {p_1, p_2, p_3, ...} 中创造出多个“独立”的坐标轴。
如果不用“运算”(比如求导),我们还能用什么方式来创造这些坐标轴呢?
让我们回到那个单摆的思想实验。我们有它的位置序列 x(t) = {x_1, x_2, x_3, ...}。
我们知道它的真实相空间是 (x, v)。速度 v 大约正比于位置的变化率,即 (x_{t+1} - x_t)。所以一个点可以近似表示为 (x_t, x_{t+1} - x_t)。
现在,我们换一种更巧妙、更懒惰的方式。速度 v 本身就决定了下一个时刻的位置 x_{t+1}。 这是否意味着,x_{t+1} 这个值本身就包含了关于速度 v_t 的信息?
基于这个启发,我的下一个问题是:
如果我们不进行任何复杂的“运算”,只使用数据本身,通过“延迟”(Delay)的方式,能否构建出一个多维坐标点?
具体来说,我们能否用 p_t(当前值)作为第一个坐标轴,用 p_{t-τ}(某个过去的值)作为第二个坐标轴,用 p_{t-2τ}(更过去的值)作为第三个坐标轴……来定义一个点在“重构相空间”中的位置?
例如,取一个时间延迟 τ=1,我们可以从原始序列中构造出一系列二维的点:
V_1 = (p_1, p_2)
V_2 = (p_2, p_3)
V_3 = (p_3, p_4)
...
V_n = (p_n, p_{n+1})
你认为,由这些 V 点构成的图形,能否反映出原始系统吸引子的几何形状?为什么这种简单到看似“幼稚”的“延迟坐标”方法,在理论上是可行的?
解决这个问题你需要的“条件”或“思想工具”:
- 信息的蕴含: 再一次思考“关联性”。
p_t的值不是凭空产生的,它是由系统在t-1时刻的完整状态(包括我们没测量到的所有变量)演化而来的。那么,p_t这个单一的数值中,是否已经“编码”或“投影”了系统在t-1时刻的某些信息?同理,p_{t+1}是不是也编码了t时刻的信息? - 独立性的再思考: 一个合格的坐标系需要各个坐标轴是“足够独立”的。在我们的延迟坐标系中,
p_t和p_{t-τ}显然不是完全独立的,它们来自同一个系统。那么,它们需要满足什么样的条件,才能被当作“准独立”的坐标轴来使用,从而撑开一个空间,而不是挤作一团?(提示:如果τ太小,比如就是连续的两个点,会发生什么?如果τ太大,两个点几乎不相关了,又会发生什么?)
这个问题是“相空间重构”理论的核心。请大胆地告诉我你的判断和理由。