Фрактальная геометрия природы – это одно из важнейших открытий человечества, которое повлияло на совершенно разные виды деятельности человека. В начале своей истории фрактальная геометрия являлась математическим открытием, но в наши дни принципы фрактальной геометрии используются и в дизайнерском искусстве, и в медицинской деятельности.
Фрактал (fractus) в переводе с латинского означает «дробленый, сломанный, разбитый» [1]. В науке фрактал – это такое множество, которое обладает свойством самоподобия, такой объект, приближение которого приведет к видению подобных частиц.
Огромный вклад в изучение фрактальной геометрии внес Бенуа Мандельброт, бельгийский математик. Несмотря на то, что основная доля открытий в данной науке принадлежит этому ученому, все же во многом он обязан своим предшественникам, которые положили начало развития данной науки.
Первым ученым, который задумался о том, что в хаотичности есть свой определенный порядок, стал Вейерштрасс. В 1872 году ученый представил свою работу в Королевской Академии наук в Пруссии. В работе было показано, что для натурального числа a и 0 < b < 1 ряд не дифференцируем [2, с. 384]. Используя определение производной как предела, он доказал, что отношение приращения функций к приращению аргумента становится сколь угодно большим при увеличении индекса суммирования.
Данное открытие считалось новаторским для математических наук того времени, так как математики привыкли к тому, что функции задают гладкие кривые.
Вторым ученым, который занимался исследованиями по данной тематике, является Георг Кантор. Именно этот ученый стал основоположником будущих открытий Мандельброта. Будучи студентом Берлинского университета, Георг Кантор посещал лекции Вейерштрасса. В 1883 году Кантор ввел теорию, в которой говорилось, что производная функции равна нулю во всех точках, за исключением точек некоторого множества {z}. Позднее данное множество получило название «множество Кантора».
Следующим ученым, который сделал шаг на пути к открытию фрактальной геометрии, является Хельге фон Кох, построил кривую Коха, а в результате – снежинку Коха, которая является ярким примером фрактала. Хотя в то время ученые не оперировали такими определениями и фрактальной геометрии, как таковой, не существовало.
Далее в марте 1918 года Ф. Хаусдорф ввел понятие хаусдорфовой размерности, которое стало значительным в исследовании фракталов. Это открытие позволило Мандельброту определить фрактал как “множество, хаусдорфова размерность которого строго больше, чем его топологическая размерность”.
Сложнейшее исследование свойств самоподобия произвел Пол Леви, в своих работах он показал, что кривая Коха – это лишь один из множества примеров самоподобных кривых.
Вряд ли кто-то в то время подозревал, что появиться ученый, который объединит все труды и внесет величайшее открытие в мире математики. Бенуа Мандельброт стал выдающимся ученым, который неизменно верил в то, что хаотичность имеет определенный порядок.
На пути к открытию Мандельброт встретил множество трудностей. После ряда его исследований и предположений многие его друзья-ученые отвернулись, считая, что он занимается не научными, а бесполезными исследованиями.
Однако вскоре, изучая работы французских ученых Жулиа и Фату, Мандельброт и используя компьютеры, Мандельброт открыл множество, которое является самым существенным примером фрактала, – множество Мандельброта [1].
В наши дни данное открытие играет огромную роль, так как позднее появилось такое понятие, как фрактальная геометрия природы. В ней показано, что всё, что кажется нам хаотичным в природе, на самом деле имеет свой определенный порядок, а ярким примером этого является дерево и рост его веток. Если изучить фрактальную геометрию природы, то наблюдая природные явления человек перестанет видеть хаос. Он увидит, насколько просты принципы развития и распределения в природе.
Библиографический список
- Мандельброт Б. Фрактальная геометрия Природы. М.: Институт компьютерных исследований, 2002.
- Потапов А.А. Фракталы и хаос как основа новых прорывных технологий в современных радиосистемах. Дополнение к кн.: Кроновер Р. Фракталы и хаос в динамических системах. М.: Техносфера, 2006. С. 374-479.
Количество просмотров публикации: Please wait