Fraktale

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Galerie von Ungeheuern

In den letzten 25 Jahren hat sich eine mathematische Geometrie in der Wissenschaft durchgesetzt und stand oft im Blickpunkt der Öffentlichkeit:

-->  die Fraktalgeometrie.

Mit ihr lassen sich eine große Vielfalt komplexer, natürlicher Formen exzellent beschreiben und simulieren - z. B. Küstenlinien, Bäume, Berge, Wolken, Flüsse, Wettermuster, Galaxien, Polymere, dendritisch gewachsene Kristalle, Gehirne, Lungen oder auch Blutkreisläufe.

Das künstliche Wort “Fraktal” wurde 1975 von B. Mandelbrot eingeführt und ist abgeleitet vom lateinischen Wort “fractus” (gebrochen, zerklüftet).

Man könnte annehmen, daß solch komplizierte Formen und detailreichen Gestalten wie Fraktale durch höchst komplexe Prozesse bzw. Formeln erzeugt werden. Das ist jedoch nicht der Fall, denn fraktale Formen entstehen durch die fortlaufende Anwendung simpler Iterationen (z. B. der Mandelbrot-Gleichung). Das Ergebnis einer Formelberechnung wird hier also fortlaufend als Ausgangswert für die nächste Berechnung eingesetzt.

Wo immer Chaos, Turbulenz und Unordnung (nichtlineare dynamische Systeme) zu finden sind, da ist auch die fraktale Geometrie im Spiel. In der Sprache der Chaostheorie sind Fraktale nämlich nichts anderes als die grafische Abbildung von Grenzen sogenannter seltsamer Attraktoren, die den chaotischen Endzustand eines dynamischen Systems darstellen (fraktale Grenzen).

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Fraktale besitzen folgende Eigenschaften:

  • Selbstähnlichkeit:
    Jeder vergrößerte Ausschnitt ähnelt dem Gesamtobjekt. So zeigen Ausschnitte aus der Mandelbrot-Menge Apfelmännchen mit ähnlichen Merkmalen wie die Gesamtmenge.
  • Fraktale (gebrochene) Dimension:
    Es erweist sich, daß Fraktale keine ganzzahlige Dimension haben. Die fraktale Dimension ist ein qualitatives Maß für die Länge oder Fläche eines Objekts und damit für dessen Komplexität. Z. B. beträgt die fraktale Dimension der Küstenlinie Großbritanniens 1,26.

Für die fraktalen Grafiken und Informationen über Fraktale auf dieser Website wurden folgende Programme und Literatur verwendet:

  • Fractal - Data Beckers Goldene Serie, Programmautor Olaf Kuckeburg, Düsseldorf, 1992
  • Fraktale - Software Edition, Programmautor: Martin Stahl, Vogel-Verlag Würzburg, 1991
  • J. Briggs, F. D. Peat, Die Entdeckung des Chaos, Carl Hanser Verlag München, 1990
  • H.-O. Peitgen, P. H. Richter, The Beauty of Fractals, Springer-Verlag Berlin, 1986

*Zum Begriff “Galerie von Ungeheuern”:
Bis weit in das 20. Jahrhundert standen auch große Mathematiker, wie z. B. Poincaré, anomalen, nichtdifferenzierbaren Kurven beunruhigt und ablehnend gegenüber. Man behandelte solche Kurven (wie z. B. die PEANO-Kurve) als reine Hirngespinste, mathematischen Scherz oder eben als “Galerie von Ungeheuern”. Als Anspielung darauf wird dieser Begriff auch heute für Fraktale verwendet.

 

 

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