Fraktalne oblicze natury - czyli geometria fraktalna (część 1)

Cykl poświęcony geometrii fraktalnej rozpoczynam od kilku genialnych cytatów oraz, idąc za radą Benoita Mandelbrota, koniecznie podając grafiki / wizualizacje / zdjęcia.

"Geometria fraktalna sprawi, że inaczej spojrzysz na świat. Ostrzegam - zgłębianie tej wiedzy wiąże się z niebezpieczeństwem. Ryzykujesz utratę części wyobrażeń z dzieciństwa - szczególnie tych dotyczących chmur, lasów, kwiatów, galaktyk, liści, piór, skał, gór, potoków, i wielu innych. Twoja interpretacja przyrody zmieni się całkowicie i na zawsze."

Michael F. Barnsley

 

"W kwestii fraktali zobaczyć znaczy uwierzyć"

Benoit Mandelbrot

 

"Fraktal to zbiór matematyczny (lub inny obiekt ) charakteryzujący się w każdej skali wysoką nieregularnością oraz dużą fragmentacją."

Benoit Mandelbrot

 

"Ostatnie lata rozwoju matematyki, fizyki, biologii, astronomii oraz ekonomii dostarczyły nowego sposobu rozumienia ciągle rosnącej złożoności natury. Ta nowa dziedzina nauki, nazywana teorią chaosu, pozwala dostrzec porządek oraz wzorce gdzie dawnej dominowała losowość, niekonsekwencja, nieprzewidywalność - w skrócie obserwowany był chaos."

James Gleick

 

Dla wielu termin fraktal kojarzy się z niezwykle pięknym zbiorem Mandelbrota, a wszystko za sprawą szeregu prostych programów komputerowych służących do jego wizualizacji. Jestem pewien, że znaczna część programistów rozpoczynała swoją przygodę z kodowaniem od programu generującego wspomniany zbiór - jednym z nich byłem ja! Dziś jednak nie będę skupiał się na osobie Benoita Mandelbrota - na to przyjdzie jeszcze czas. Zaznaczę natomiast, że był postacią o chyba największym wpływie na rozwój nowej dziedziny geometrii, geometrii przyrody.

Czym jest fraktal?

Nie istnieje jedna precyzyjna definicja fraktali. W zamian wymienia się cechy obiektów fraktalnych - najważniejsze to:

  • Samo-podobieństwo - tzn. w skład obiektu wchodzą jego "mniejsze kopie (lub przybliżone kopie)" - np. liść paproci.
  • Nietrywialna struktura w każdej skali - tzn. powiększanie ujawnia kolejne równie skomplikowane formy - np. drzewo, konary / gałęzie.
  • Niecałkowity (a nawet niewymierny) wymiar fraktalny - ten koncept wyjaśnimy szczegółowo później, chodzi np. o nieskończenie długą krzywą zamkniętą, która jest osadzona w ograniczonej przestrzeni (obiekt o typie "pomiędzy" linią a płaszczyzną)  - przykład rzeczywisty to chociażby linia brzegowa i pomiar jej długości - im  mniejsza skala pomiaru tym istotnie większy wynik.

Historia fraktali

Pierwsza część cyklu to jedynie wstęp - dlatego podaję główne nazwiska (w kolejności chronologicznej), które istotnie przyczyniły się do rozwoju geometrii fraktalnej. Są to wybitni matematycy i dlatego każdemu z nich poświęcę osobny wpis.

Fraktale w naturze - rośliny

Fraktale w naturze - rośliny

Fraktale w naturze - rośliny

Fraktale w naturze - krajobraz

Fraktale w naturze - krajobraz / góry

Fraktale w naturze - krajobraz / powierzchnia ziemi

Fraktale w naturze - biologia / ciało człowieka

Fraktale w naturze - ciało człowieka / płuca

Fraktale w naturze - ciało człowieka / oko

Fraktale w naturze - bilogia / kolonie bakterii

Fraktale w naturze - biologia / kolonie bakterii

Fraktale w naturze - biologia / kolonie bakterii

Fraktale w naturze - fizyka / materia / energia

Fraktale w naturze - fizyka / kryształ

Fraktale w naturze - ekonomia / wyładowanie elektryczne

Fraktale w naturze - astronomia / kosmologia

Fraktale w naturze - astronomia / galaktyka

Fraktale w naturze - astronomia / powierzchnia księżyca

Fraktale w naturze - ekonomia

Fraktale w naturze - ekonomia / trend

Fraktale w naturze - ekonomia / trend

Ciąg dalszy nastąpi ... 🙂

Pozdrowienia,

Mariusz Gromada

 

 

Views All Time
Views All Time
1397
Views Today
Views Today
5

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *