几何里的艺术家——分形几何

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  几何,本来就是数学里最令人头疼的存在。当年身为数学课代表的我,便是被最后一道几何题击垮,在残酷的高考角逐里翻了车。还以为高考过后,我将跟这“形状没新意,解题要人命”的几何彻底说拜拜,直到有天,一种打着艺术家旗号的几何,犹如身边那位长相平平的女同桌,突然画了个精致妆容,成功引起了我的注意。
  甭管你千变万化,照样用几何将你收服
  都说几何图形来源于日常生活,但当你环顾四周,方形的电脑屏幕、圆形的时钟、三角形的警告牌……哪个不是人为设计出来的形状?而自然界中的形状总是充满了不规则和粗糙感,枝繁叶茂的大树、汹涌澎湃的海浪,就连老妈平时最喜欢的花椰菜,都无法用一种形状来描述。
  1975年,一位年轻的数学家本华·曼德博突然脑洞大开,想去测测英国海岸线的长度,在测量过程中,他发现,不同的测量方法会造成差异巨大的测量结果。你拿着尺子到外太空去量海岸线,跟你拿着尺子绕海岸线徒步走一圈的结果完全不同,甚至,你还可以化身蚂蚁、草履虫、细胞去测量。这个思路很可怕,你想想,尺子越精密,英国的海岸线便越长,如果尺子无限精密,那么海岸线的长度将会无限增加并趋于无穷。
  有了这样一个思路.世界突然变得奇妙起来。你永远无法测量出英国的海岸线有多长,以此类推,你也永远无法测量出窗外绵延的山脉有多长,你甚至永远无法测量出一朵雪花的长度。自然界里物体的形状如此千变万化,我们的数学家本华·曼德博把拥有这种特征的形状称之为“分形几何”。
  无数个相似的事物无休止地重复
  并不是自然界中所有形状都能被称作“分形几何”,闰土家鲜红可口的西瓜、《从百草园到三味书屋》里长妈妈提到的“美女蛇”,以及你每天必吃的白米饭,这些就不是“分形几何”。
  自相似性,是分形几何的关键性特征。
  無数片自相似的花瓣无休止地重复,构成了花朵的绽放;无数根自相似的树干无休止地重复,构建出了树木的生长;甚至人体,你也可以看作是无数个相似细胞按照一定逻辑排列在一起的画面。如果非得给自相似性一个准确的定义,那便是“当你放大或缩小某个事物,它们看上去总是相同的。”
  而我们的主角一一“分形几何”,就是研究无限复杂且具备自相似结构的几何学。
  用分形几何绘制一朵“科赫雪花”
  说了这么多,脑子里还是无法想象出分形几何到底是个什么模样?不如自己动手绘制一朵“科赫雪花”,亲自感受一下分形几何的魅力。
  1.用铅笔在白纸上勾勒出一个等边三角形。
  2.选取其中一条边,将线段等分成三段,擦撵中间部分。
  3.勾勒另外两条与擦除部分等长的线段,补充中间部分。
  4.反复如此,你就能得到一朵“科赫雪花”。
  春节到啦!没看过雪花的南方同学,送你一朵“科赫雪花”,祝你在新的一年,数学成绩突飞猛进,爱你哦!
  分形几何艺术作品大赛
  自从本华-曼德博发现分形几何后,越来越多的人被分形几何深深吸引。如今,分形几何已经广泛运用于医院、土木学、地震学等多种领域,甚至,以分形几何为基础的分形艺术也成为一门独特美学。到底有多美?一起来欣赏一下吧!
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