少年科学画报消息,不规则现象在自然界普遍存在,而分形几何学就被称为描述大自然的几何学。
1973年,数学家芒德勃罗(Benoit Mandelbrot)首次提出了分维和分形的设想。分形是一个粗糙或零碎的几何形状,可以分成数个部分,且每一部分都(至少近似地)是整体缩小后的形状。
鹦鹉螺的壳
大自然是一个优秀的设计师,将许多事物有规律地组合在一起。菠萝按分形法则生长,冰晶以分形的形式出现……当分形出现在植物中时,可以使植物最大限度地暴露在阳光下,使氧更高效地输送到植物全身。分形是如此的美丽,而且在自然界中普遍存在……
罗马花椰菜,表面由许多螺旋形的小花所组成,小花以花球中心为对称轴成对排列,已经成为著名的分形几何模型。
松果
植物中的分形
这一块有机玻璃暴露在强大的电流中,内部产生了一个分形的图案
冰晶
铜晶体放大20倍
湿松木上两个钉子之间产生的电流
树木
河流
叶子
水滴落下的瞬间
水中的气泡
数学家芒德勃罗为了研究分形是如何构造出来的,描述了一个具有自相似性、全息的芒德勃罗集合(Mandelbrot set),可以用下面的公式表示:
按照上面的公式计算足够长的时间,你就会得到一个漂亮的分形!
除了芒德勃罗集合之外,还有许多其他类型的分形,以下是一些比较著名的例子。
科赫雪花
谢尔宾斯基三角形
龙形曲线
分形树
你知道什么是分形了吗?你还知道自然界中存在着哪些分形呢?
原标题:大自然中的分形,发现简单又复杂的喜悦!
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