Was ist die Feigenbaumkonstante?

Kaskade der Periodenverdopplung: Jede Bifurkation braucht 4,669× weniger r-Raum (δ)
1224364period at bifurcation rₙ3334r (Wachstumsrate)Periode

Die logistische Abbildung xₙ₊₁ = r·xₙ(1−xₙ) verdoppelt ihre Periode bei r≈3,0, 3,449, 3,544, 3,5644… Jede Lücke ist etwa δ≈4,669-mal kleiner.

δ erscheint in nicht verwandten physikalischen Systemen, sie ist wirklich universell

Dieselbe Konstante δ ≈ 4,669 taucht überall dort auf, wo ein glattes System über Periodenverdopplung ins Chaos übergeht. Diese Universalität wurde durch die Renormierungsgruppentheorie bewiesen: Alle glatten eindipfligen Abbildungen teilen nahe dem Beginn des Chaos dieselbe Geometrie.

δ erscheint in nicht verwandten physikalischen Systemen, sie ist wirklich universell

Tabelle mit Messwerten der Feigenbaumkonstante in verschiedenen physikalischen Systemen

SystemGemessenes δ
Logistische Abbildung (Theorie)4,66920 (exakt)
Tropfender Wasserhahn4,5 ± 0,3
Elektronische Schaltkreise4,66 ± 0,02
Konvektion in Fluiden4,4 ± 0,5
Herzrhythmen≈ 4,6
Kobweb-Diagramm: Iteration der logistischen Abbildung xₙ₊₁ = r·xₙ(1−xₙ)
xₙ₊₁ = r · xₙ · (1 − xₙ)
At r=3.2: iterates settle into a 2-cycle (0.513 ↔ 0.799)
At r=3.5: 4-cycle. At r=3.57: 8-cycle. At r>3.57: chaos
Cobweb: draw vertical to curve, horizontal to y=x, repeat — reveals the orbit
Kurzfakten zur Feigenbaumkonstante

Die Feigenbaumkonstante δ ≈ 4,66920 ist das universelle Verhältnis, mit dem sich Kaskaden von Periodenverdopplungen auf dem Weg ins Chaos beschleunigen. Mitchell Feigenbaum entdeckte sie 1975 an der logistischen Abbildung. Universalität bedeutet hier: Dieselbe Konstante steuert jede glatte eindipflige Abbildung, sowohl in der Mathematik als auch in physikalischen Systemen wie tropfenden Wasserhähnen oder elektronischen Schaltungen. Oscar Lanford bewies 1982 diese Universalität. Man vermutet, dass δ transzendent ist. Ihre Existenz zeigt eine tiefe geometrische Selbstähnlichkeit beim Übergang zum Chaos.

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Was ist die Feigenbaum-Konstante δ?
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