خانه / آخرین نوشته / آشنایی با فراکتال” برخال” ساختار هندسی

آشنایی با فراکتال” برخال” ساختار هندسی

فراکتال یا برخال ساختاری هندسی است که با بزرگ کردن هر بخش از این ساختار به نسبت معین، همان ساختار نخستین به دست آید. به گفتاری دیگر فراکتال ساختاری است که هر بخش از آن با کل‌اش همانند است. فراکتال از دور و نزدیک یکسان دیده می‌شود. به این ویژگی خودهمانندی گویند. فراکتال‌ها یکی از ابزارهای مهم در گرافیک رایانه‌ای هستند و می‌توان استفاده‌های بسیاری از آن‌ها کرد

شاید بپرسید دانستن این چیزها به چه دردی می خورد؟ دانش آنچه کیهان و جهان هستی مارا ساخته اگرچه کار هرکسی نیست در حد درک هر کدام از ما که جزئی از آن هستیم شگفت انگیز است.

کاربرد ریاضی و فیزیک تنها در علم نیست بلکه در تخیلات و آفرینش های هنری شمارا یاری می کندبه زبان ساده شمارا با این واژه آشنا می کنیم شاید علاقمند شده و برای دانستنش گام دیگری بردارید.

اگر مدارس درس های سخت را چنین شیرین و شگفت آموزش می دادند امروز شاید به سمت بیزاری آموزشی نمی رفتیم

واژه فرکتال در سال ۱۹۷۶ توسط ریاضیدان فرانسوی به نام بنوا ماندلبرو وارد دنیای ریاضی شد. . ماندلبرو هنگامی که پیرامون طول سواحل انگلیس پژوهش می‌کرد، دریافت که هرگاه با مقیاس بزرگ این طول اندازه گرفته شود بیشتر از زمانی است که مقیاس کوچک‌تر باشد.

اغلب سیستم‌های فیزیکی در طبیعت و بسیاری از مصنوعات بشر اَشکال هندسی منظمی مطابق هندسه استاندارد اقلیدسی ندارند. هندسه فراکتالی روش‌های تقریباً نامحدودی برای توصیف، سنجش و پیش‌بینی این پدیده‌های طبیعی ارائه می‌کند. اما آیا می‌توان با استفاده از معادلات ریاضی کل جهان را تعریف کرد؟

بسیاری از افراد مجذوب تصاویری هستند که به آن‌ها فراکتال می‌گویند. هندسه فراکتالی فراتر از تصور معمول مردم درباره ریاضیات است که آن را فرمول‌های پیچیده و کسل‌کننده می‌بینند. این هندسه، ریاضیات را با هنر در می‌آمیزد و نشان می‌دهد که معادله‌ها چیزی جز یک مجموعه عدد نیستند. آنچه فراکتال‌ها را جذاب‌تر می‌کند، این است که بهترین توصیف‌های ریاضیاتی موجود برای بسیاری از پدیده‌های طبیعی، مانند سواحل، کوه‌ها یا بخش‌هایی از موجودات زنده هستند.

دو مورد از مهم‌ترین خصوصیات فراکتال‌ها، خودتشابهی (Self-similarity) و بُعد غیرصحیح (Non-integer Dimension) آن‌ها است.

اما خودتشابهی چیست؟ اگر به برگ سرخس دقت کنید، متوجه می‌شوید که شکل هر برگ کوچک (بخشی از برگ بزرگ‌تر) شبیه کل برگ سرخس است و می‌توان گفت که برگ سرخس شبیه خود سرخس است. همین مورد برای فراکتال‌ها نیز وجود دارد: می‌توانید آن‌ها را بارها و بارها بزرگ‌نمایی کنید و بعد از هر مرحله، همان شکل را ببینید.

ویژگی شکل فراکتال

  • بسیار دور از پیش‌بینی است.
  • فرگشت (تکامل) هم‌زمان دارد.
  • دارای جایگزینی بهینه است.
  • ریشه در قوانین ساده دارد.
  • در شکل‌گیری گونه از تکرار بهره‌می‌جوید.
  • سامانه‌ای تو در تو است.
  • ریختهای اقلیدسی با استفاده از توابع ایستا ساخته می‌شوند ولی ریختهای فراکتال با فرایندهای پویا ساخته می‌شوند. فرایندهای پویا، فرایندهایی هستند که دارای حافظه می‌باشند و رفتار آن‌ها به گذشته بستگی دارد.
  • دارای ویژگی خود همانندی است.
  • هر فرایند تکراری و پویا باعث ایجاد ساختارهای پیچیده فراکتال نمی‌شود. سازوکار فرآوری چنین ساختارهای پویایی، آشوب است. در حقیقت، فراکتال نگاره‌ای ریاضی از آشوب است.

هندسه فراکتال

فراکتال از دید هندسی به چیزی گویند که دارای سه ویژگی زیر باشد:

  • دارای ویژگی خودهمانندی باشد یا به انگلیسی self-similar باشد.
  • در مقیاس خرد بسیار پیچیده باشد.
  • بعد آن یک عدد صحیح نباشد مثلاً ۲

از فراکتال‌ها به منظور آسان‌سازی در کارهای وابسته به مدل‌سازی پیچیدگی در زمینه‌های گوناگون علمی و مهندسی استفاده می‌شود. از زمینه‌های مهم کاربردی گزینه‌های زیر را می‌توان برشمرد:

رابطه فراکتال و معماری

انسان‌ها در روزگار قدیم در طبیعت می‌زیستند و مانند انسان دوره نوین، با طبیعت بیگانه نبودند، به این رو معماریشان با نظم طبیعت بود. آن‌ها به این فرنود که در طبیعت رشد می‌یافتند، ضمیر ناخودآگاهشان نیز با نظم طبیعت- یعنی با نظم فراکتال- رشد میافت، در نتیجه ساخته‌هایشان نیز دارای نظم فراکتال می‌بود.

مطالعه هندسه باید به طراح کمک کند که به درک بهتری از جریان ریزگان (جزئیات) در پیرامون ما و جهان طبیعی دست یابد. ویژگی‌های فراکتالی یک آمیزه معماری در پیوستگی زنجیروار ریزگان است. این پیوستگی زنجیروار برای جذابیت معماری لازم است. هنگامی که تنومی (شخصی) به یک ساختمان نزدیک و سپس به آن وارد می‌شود همیشه باید مقیاس کوچکتر دیگری همراه با ریزگان جذاب وجود داشته باشد تا معنای کلی آمیزه را بیان کند که این یک ایده فراکتال است

فراکتال و هنر

در هنر دوران‌های مختلف ساختارها و گونه‌ها و حتی نقاشی‌های گوناگونی را از فراکتال می‌بینیم. در این زمینه به ذکر ۲ نمونه بسنده می‌کنیم.

درباره‌ی فریبا کلاهی

روزنامه نگار و مدیر مسئول پایگاه خبری آیین باور

همچنین ببینید

احیای باغ سلطنتی و مرمت اشیای باستانی، تفاهم نامه میراث و پردیس کرج امضا شد

مدیرکل میراث‌فرهنگی، گردشگری و صنایع‌دستی استان البرز گفت: «مشاوره و همکاری کارشناسی مهندسی آب و …

ملک فالیز کرج،احیا گر رشته‌های منسوخ‌ شده صنایع‌دستی

معاون صنایع‌دستی البرز گفت: «برنامه‌ریزی لازم برای احیای رشته‌های منسوخ‌شده صنایع‌دستی به همراه آموزش همگانی …

رئیس دانشگاه علوم پزشکی البرز: طی ۲۴ ساعت گذشته ۷۱ بیمار کرونایی بستری شدند

  رئیس دانشگاه علوم پزشکی البرزگفت: از دیروز تا امروز ۱۴ مرداد – ۷۱ بیمار …

دیدگاهتان را بنویسید