Математика,
если на нее правильно посмотреть,
отражает не только истину,
но и несравненную красоту.
Бертранд Рассел
Первые идеи фрактальной геометрии возникли в 19 веке. Кантор с помощью простой рекурсивной (повторяющейся) процедуры превратил линию в набор несвязанных точек (так называемая Пыль Кантора). Он брал линию и удалял центральную треть и после этого повторял то же самое с оставшимися отрезками. Пеано нарисовал особый вид линии (рисунок №1). Для ее рисования Пеано использовал следующий алгоритм.
На первом шаге он брал прямую линию и заменял ее на 9 отрезков длинной в 3 раза меньшей, чем длинна исходной линии (Часть 1 и 2 рисунка 1). Далее он делал то же самое с каждым отрезком получившейся линии. И так до бесконечности. Ее уникальность в том, что она заполняет всю плоскость. Доказано, что для каждой точки на плоскости можно найти точку, принадлежащую линии Пеано. Кривая Пеано и пыль Кантора выходили за рамки обычных геометрических объектов. Они не имели четкой размерности. Пыль Кантора строилась вроде бы на основании одномерной прямой, но состояла из точек (размерность 0). А кривая Пеано строилась на основании одномерной линии, а в результате получалась плоскость. Во многих других областях науки появлялись задачи, решение которых приводило к странным результатам, на подобие описанных выше (Броуновское движение, цены на акции).
Вплоть до 20 века шло накопление данных о таких странных объектах, без какой либо попытки их систематизировать. Так было, пока за них не взялся Бенуа Мандельброт - отец современной фрактальной геометрии и слова фрактал. Работая в IBM математическим аналитиком, он изучал шумы в электронных схемах, которые невозможно было описать с помощью статистики. Постепенно сопоставив факты, он пришел к открытию нового направления в математике - фрактальной геометрии.
Что же такое фрактал. Сам Мандельброт вывел слово fractal от латинского слова fractus, что означает разбитый (поделенный на части). И одно из определений фрактала - это геометрическая фигура, состоящая из частей и которая может быть поделена на части, каждая из которых будет представлять уменьшенную копию целого (по крайней мере, приблизительно).
Чтобы представить себе фрактал понаглядней рассмотрим пример, приведенный в книге Б.Мандельброта "The Fractal Geometry of Nature" ("Фрактальная геометрия природы") ставший классическим - "Какова длина берега Британии?". Ответ на этот вопрос не так прост, как кажется. Все зависит от длины инструмента, которым мы будем пользоваться. Померив берег с помощью километровой линейки мы получим какую-то длину. Однако мы пропустим много небольших заливчиков и полуостровков, которые по размеру намного меньше нашей линейки. Уменьшив размер линейки до, скажем, 1 метра - мы учтем эти детали ландшафта, и, соответственно длина берега станет больше. Пойдем дальше и измерим длину берега с помощью миллиметровой линейки, мы тут учтем детали, которые больше миллиметра, длина будет еще больше. В итоге ответ на такой, казалось бы, простой вопрос может поставить в тупик кого угодно - длина берега Британии бесконечна.
![]() |
Совсем недавно, в июле 2007 года в
авторитетнейшем медицинском научном журнале The Lancet была опубликована
небольшая статья «Мозг клерка». В ней
рассказывалось о поразительном случае
гидроцефалии у одного 44-летнего французского
государственного служащего. Однажды этот
человек обратился в госпиталь Марселя с жалобами
на слабость своей левой ноги, однако когда ему
сделали томографию мозга, то врачи, увидевшие
снимки, были шокированы. Оказалось, что желудочки
мозга этого клерка были так расширены, что
занимали практически всю полость черепа. Тем не
менее, хотя почти три четверти головного мозга
отсутствовали, этот человек жил (да и сейчас
живёт) вполне нормальной жизнью.
Удивительно, не правда ли? Ещё более
удивительно, что подобные случаи не редкость...
Поразительные гидроцефалы
Врачи вскрыли череп блондинки. Смотрят,
а там вместо мозга натянута какая-то верёвочка.
Они её перерезали и… у блондинки отвалились уши.
Как известно, даже малейшие нарушения работы
мозга могут проявляться в виде сильных
психических расстройств. Так, участок поражения
размером в несколько миллиметров способен, в
зависимости от своего местоположения, привести к
нарушениям речи, памяти, сознания, восприятия и
пр. Однако наш «безмозглый» клерк из Марселя
никаких особых проблем с психикой, как ни
странно, не испытывал. Хотя он и был, честно
говоря, несколько глуповат — его средний
коэффициент интеллекта (IQ) составлял 75 при норме
(от 80 до 114). Однако некоторые виды его интеллекта
были развиты лучше. Так, например, его вербальный
IQ был уже равен 84, что вполне сравнимо, к примеру,
IQ президента США Дж. Буша младшего, у которого он,
как говорят, равен 91. Клерк жил обычной жизнью:
исправно ходил на службу, был женат и имел двоих
детей. Если бы у него не возникли проблемы с
ногой, то, возможно, никто бы и не узнал, что в его
голове большую часть занимает не мозг, а
жидкость.
Сравнение мозга клерка из Марселя (в верху) с мозгом нормального человека (внизу): 1. Аксиальный срез (вид сверху); 2. Фронтальный срез (вид спереди); 3. Сагиттальный срез (вид сбоку). Снимок 1А сделан при помощи компьютерной томографии (КТ), остальные — при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ). |
Нечто подобное уже было описано в 1980 году в
журнале Science. Роджер
Левин опубликовал там свою статью
«Действительно ли вам нужен мозг?», в которой он
описал несколько случаев гидроцефалии из
практики профессора педиатрии Шеффилдского
университета Джона Лорбера.
Кстати, забавно, но в Средние века считалось, что в желудочках мозга находятся «животные духи», являющиеся основой восприятия, мышления и памяти. Иллюстрация из книги Грегора Рейша «Margarita Philosophica» (1503). |
![]() |
Совсем недавно, в июле 2007 года в
авторитетнейшем медицинском научном журнале The Lancet была опубликована
небольшая статья «Мозг клерка». В ней
рассказывалось о поразительном случае
гидроцефалии у одного 44-летнего французского
государственного служащего. Однажды этот
человек обратился в госпиталь Марселя с жалобами
на слабость своей левой ноги, однако когда ему
сделали томографию мозга, то врачи, увидевшие
снимки, были шокированы. Оказалось, что желудочки
мозга этого клерка были так расширены, что
занимали практически всю полость черепа. Тем не
менее, хотя почти три четверти головного мозга
отсутствовали, этот человек жил (да и сейчас
живёт) вполне нормальной жизнью.
Удивительно, не правда ли? Ещё более
удивительно, что подобные случаи не редкость...
Поразительные гидроцефалы
Врачи вскрыли череп блондинки. Смотрят,
а там вместо мозга натянута какая-то верёвочка.
Они её перерезали и… у блондинки отвалились уши.
Как известно, даже малейшие нарушения работы
мозга могут проявляться в виде сильных
психических расстройств. Так, участок поражения
размером в несколько миллиметров способен, в
зависимости от своего местоположения, привести к
нарушениям речи, памяти, сознания, восприятия и
пр. Однако наш «безмозглый» клерк из Марселя
никаких особых проблем с психикой, как ни
странно, не испытывал. Хотя он и был, честно
говоря, несколько глуповат — его средний
коэффициент интеллекта (IQ) составлял 75 при норме
(от 80 до 114). Однако некоторые виды его интеллекта
были развиты лучше. Так, например, его вербальный
IQ был уже равен 84, что вполне сравнимо, к примеру,
IQ президента США Дж. Буша младшего, у которого он,
как говорят, равен 91. Клерк жил обычной жизнью:
исправно ходил на службу, был женат и имел двоих
детей. Если бы у него не возникли проблемы с
ногой, то, возможно, никто бы и не узнал, что в его
голове большую часть занимает не мозг, а
жидкость.
Сравнение мозга клерка из Марселя (в верху) с мозгом нормального человека (внизу): 1. Аксиальный срез (вид сверху); 2. Фронтальный срез (вид спереди); 3. Сагиттальный срез (вид сбоку). Снимок 1А сделан при помощи компьютерной томографии (КТ), остальные — при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ). |
Нечто подобное уже было описано в 1980 году в
журнале Science. Роджер
Левин опубликовал там свою статью
«Действительно ли вам нужен мозг?», в которой он
описал несколько случаев гидроцефалии из
практики профессора педиатрии Шеффилдского
университета Джона Лорбера.
Кстати, забавно, но в Средние века считалось, что в желудочках мозга находятся «животные духи», являющиеся основой восприятия, мышления и памяти. Иллюстрация из книги Грегора Рейша «Margarita Philosophica» (1503). |