Суперфрактал

Деменок Сергей

Мы утверждаем, что элементы вещества и элементарные воздействия стоят в одном ряду с элементарными структурами. Более того, они не существуют друг без друга, а их происхождение и эволюция есть результат петель обратного влияния.

Фрактал служит геометрической интерпретацией этого утверждения. Фрактал есть геометрическая форма (1), которая проявляется в процессе расчета по алгоритму (2). При этом форма и процесс связаны между собой единым инвариантом — числом, представляющим собой фрактальную размерность (3).

Глава I.

Фрактал как

идея

• Фрактал — это магия

• Фрактал — это...

• Фрактальное подобие

• Фрактальный повтор

• Фрактальная размерность

• Пророчество Пифагорейцев

• Симметрия и суперсимметрия

• Фрактал: форма, алгоритм и число

• Фракталы Рона Эглеша

• Фракталы повсюду

• Фрактальная диалектика

Фрактал — это магия

Мир вокруг битком набит фракталами. Фрактальные структуры обнаруживают себя и в контурах горных хребтов, и в контурах леса на фоне неба, и в системах кровеносных сосудов, и в облаках, и в молниях. Снежинки, сталагмиты и сталактиты, подсолнух, папоротник, морские раковины, все они — фракталы. Они построены по правилам, которые моделирует фрактальный алгоритм.

Фрактальный алгоритм производит волшебные непредсказуемые формы. Это — своего рода магия. Привычно думать, что магии не существует. И все же она пропитывает все сущее. Она — в каждой вещи и в каждом движении. Это — факт. Волшебство и неповторимое чудо имеют то основание, что за всякой вещью и всяким действием есть нечто, производящее саму возможность для появления той или иной вещи, того или иного действия. Фраза из Апокалипсиса (1:8), описывающая Иисуса Христа, указывает на источник, порождающий и завершающий возможность вещей и явлений:

«Я есть альфа и омега, начало и конец»

Эта формула означает, что божественный, неизменный и вечный мир есть по ту сторону вещей и по ту сторону явлений. И этот мир есть порядок и красота. Этот мир есть вместилище всех возникающих и исчезающих структур — в чистом виде суперструктура. Те, кто первыми брал в руки вышедшую в середине XIII века «Морализованную Библию», должно быть, представляли мир таким, как он изображен на минитюре «Сотворение мира»: замысловатым многообразием в умелых руках Создателя. Это многообразие по форме более всего напоминает фрактал.

Сотворение мира. Миниатюра (Морализованная Библия, Франция, XIII в. Национальная библиотека Австрии, Вена, рукопись №2554)

Фрактал — это

и форма,

и процесс,

и символ.

Фрактал — это нечто пластичное и одновременно цельное. Словами Бенуа Мандельброта:

«Фрактал не оставляет места для скуки, поскольку все время появляется что-то новое, но и не дает нам заблудиться, так как нечто знакомое возвращается снова и снова».

Фрактал настолько пластичен, что

способен совместить случай и строгий расчет в одном объекте, для которого Майкл Барнсли придумал название «суперфрактал». Тонкая фратальная изменчивость позволяет инкорпорировать в алгоритм построения фрактала генератор случайных возмущений и не разрушить при этом предопределенность фрактальной формы. Это оказывается возможным при том условии, что случайность в алгоритме построения фрактала подчинена строжайшей дисциплине.

Случайность в алгоритме построения фрактала должна быть зажата «двойной клешней» строгих правил.

Примерами могут служить фракталы Майкла Барнсли, полученные с помощью систем итерированных функций. Они в большинстве случаев построены при помощи вероятностной случайности. В книге «Фрактал: между мифом и ремеслом»[Деменок С. Л. Фрактал: между мифом и ремеслом.— СПб.: ООО «Ринвол: Академия исследования культуры, 2011.] (2011) было впервые описано семейство алеаторных фракталов, построенных по алгоритмам, содержащим «чистую» случайность. Есть еще стохастические фракталы. Стохастические фракталы могут быть строго детерминированными, как функция Вейерштрассе. В процессе построения таких фракталов нет никакой случайности. Но есть природные стохастические фракталы. Они, как правило, случайные. Это, например, броуновское движение.

Есть более сложные конструкции — суперфракталы. В них правила построения (алгоритмы) изменяются спонтанно.

Структуры, в которых алгоритмы построения фрагментов могут изменяться спонтанно, называются суперфракталами.

Суперфрактал никогда не повторяется, он все время изменяется, не изменяя только самому себе. СУПЕР! Приставка «супер» стала трендом новейшего естествознания. Достаточно вспомнить суперструны и суперсимметрию. Причина такой тяги к приставке «супер» в том, что современная наука выходит за границу естественных вещей и явлений и смещается в область «сверхъестественного» — supernatural. Суперфрактал — объект этой новой волны.

Фрактал — это...

В середине 1970-х Бенуа Мандельброт изложил основы фрактальной геометрии в трех книгах — «Фрактальные объекты: форма, случай и размерность» (1975), «Фрактальная форма, случай и размерность» (1977) и «Фрактальная геометрия природы» (1977). В 1993 году Мандельброт получил престижную премию Вольфа за «изменение нашего взгляда на мир посредством концепции фрактальной геометрии».

Фрактальная геометрия радикально отличается от геометрии Евклида. Отличие не относится к аксиоме о параллельности, как в геометрии Лобачевского. Отличие — в отказе от принятого Евклидом по умолчанию требования гладкости. Мандельброт обратил внимание на то, что контуры окружающих нас предметов неровны, шершавы, изъязвлены множеством отверстий самой причудливой формы, пронизаны трещинами и порами, покрыты сетью морщин, царапин и кракелюров. Распространенным повсеместно, таким объектам присущи шероховатость, пористость и раздробленность.

Среди смятых, скомканных, изрезанных и рваных фигур есть огромный класс форм, раздробленность и пористость которых имеют «одинаковую степень в любом масштабе». Именно эти формы Мандельброт назвал фракталами. Увеличивая фрагменты фрактальных объектов, замечаем, что изменяются лишь незначительные детали, но форма в целом остается почти неизменной. Прорыв, который совершил Мандельброт, заключается в осознании того, что затейливые зигзаги имеют «код формообразования».

В книге «Фракталы, случай и финансы» Мандельброт дал определение фрактала с акцентом на неизменную «степень пористости» фрактального объекта: