Фракталы
Фракталы. Что за слово такое? Что оно означает? И почему эти удивительные картинки имеют отношение к этим самым фракталам? Вот сколько вопросов задала я себе увидев эту красоту.
Покапавшись в интернете, я обнаружила много нового и интересного, с чем сегодня и делюсь с вами.
Что общего у дерева, берега моря, облака или кровеносных сосудов у нас в руке? Существует одно свойство структуры, присущее всем перечисленным предметам: они самоподобны. От ветки, как и от ствола дерева, отходят отростки поменьше, от них — еще меньшие, и т. д., то есть ветка подобна всему дереву. Похожим образом устроена и кровеносная система: от артерий отходят артериолы, а от них — мельчайшие капилляры, по которым кислород поступает в органы и ткани.
Посмотрим на космические снимки морского побережья: мы увидим заливы и полуострова; взглянем на него же, но с высоты птичьего полета: нам будут видны бухты и мысы; теперь представим себе, что мы стоим на пляже и смотрим себе под ноги: всегда найдутся камешки, которые дальше выдаются в воду, чем остальные. То есть береговая линия при увеличении масштаба остается похожей на саму себя. Это свойство объектов американский (правда, выросший во Франции) математик Бенуа Мандельброт назвал фрактальностью, а сами такие объекты — фракталами (от латинского fractus — изломанный).
С береговой линией, а точнее, с попыткой измерить ее длину, связана одна интересная история, которая легла в основу научной статьи Мандельброта, а также описана в его книге «Фрактальная геометрия природы». Речь идет об эксперименте, который поставил Льюис Ричардсон — весьма талантливый и эксцентричный математик, физик и метеоролог. Одним из направлений его исследований была попытка найти математическое описание причин и вероятности возникновения вооруженного конфликта между двумя странами. В числе параметров, которые он учитывал, была протяженность общей границы двух враждующих стран. Когда он собирал данные для численных экспериментов, то обнаружил, что в разных источниках данные об общей границе Испании и Португалии сильно отличаются.
Это натолкнуло его на следующее открытие: длина границ страны зависит от линейки, которой мы их измеряем. Чем меньше масштаб, тем длиннее получается граница. Это происходит из-за того, что при большем увеличении становится возможным учитывать всё новые и новые изгибы берега, которые раньше игнорировались из-за грубости измерений. И если при каждом увеличении масштаба будут открываться ранее не учтенные изгибы линий, то получится, что длина границ бесконечна! Правда, на самом деле этого не происходит — у точности наших измерений есть конечный предел. Этот парадокс называется эффектом Ричардсона.
В наши дни теория фракталов находит широкое применение в различных областях человеческой деятельности. Помимо фрактальной живописи фракталы используются в теории информации для сжатия графических данных (здесь в основном применяется свойство самоподобия фракталов — ведь чтобы запомнить небольшой фрагмент рисунка и преобразования, с помощью которых можно получить остальные части, требуется гораздо меньше памяти, чем для хранения всего файла). Добавляя в формулы, задающие фрактал, случайные возмущения, можно получить стохастические фракталы, которые весьма правдоподобно передают некоторые реальные объекты — элементы рельефа, поверхность водоемов, некоторые растения, что с успехом применяется в физике, географии и компьютерной графике для достижения большего сходства моделируемых предметов с настоящими.
Берут функцию, подставляют в нее параметры и компьютер начинает её решать, выводя решение в виде графика.
В радиоэлектронике в последнее десятилетие начали выпускать антенны, имеющие фрактальную форму. Занимая мало места, они обеспечивают вполне качественный прием сигнала. А экономисты используют фракталы для описания кривых колебания курсов валют (это свойство было открыто Мандельбротом более 30 лет назад).
Фракталы вдохновляют на творчество людей.
Шотландец Том Беддард (Tom Beddard)создает оригинальные фракталы в стиле Фаберже. Серия его красивых работ носит название Фракталы Фаберже (Faberge Fractals). Работы автора известны в интернете под псевдонимом subBlue, необычные фрактальные изображения получили большую популярность в интернете.
Долгое время Том Беддард был ученым, работал физиком и занимался изучением лазеров. Сейчас он переквалифицировался в веб–разработчика и использует свои научные знания при создании красивых 3D фракталов.
Итальянка Сильвия Кордедда занялась созданием фрактальных рисунков совсем недавно. Но ее работы настолько интересные и красивы, что от них просто нельзя оторвать глаз.
Сильвия создала целую серию работ, которую мы можем условно назвать «Несуществующие цветы и другие растения». Для того, чтобы было более понятно, суть фрактальных изображений, создаваемая математическими формулами, сводится к тому, что если мы увеличим мелкие объекты, то увидим в них повторения всей общей структуры. И так может продолжаться до бесконечности. Фрактальное искусство не ограничено изображениями. Это может быть анимация, 2D и 3D-графика, и даже музыка.
неее - чего-то таки не учла в списке качеств и достоинств этих шедевров...