Идеальная классическая геометрия - прямые, окружности и еще раз прямые. Искусственные объекты, от небоскребов до вашего смартфона, соответствуют ее правилам. А природа, на первый взгляд, грязная, скалистая и хаотичная. По крайней мере так считали до 1975 года, пока математик Бенуа Мандельброт не придумал термин фрактал для описания узоров, которые он различал в нерегулярных на первый взгляд формах, найденных в природе.
Мандельброт показал, что природные явления, такие как облака, горы, брокколи, человеческие легкие и даже галактики, несмотря на их случайное появление, высокоорганизованы - их большие формы состоят из миниатюрных копий той же формы. И эти копии сами содержат еще более меньшие копии. На самом фундаментальном уровне он показал, что каждый фут береговой линии имеет ту же основную зазубренную текстуру и форму, что и миля или даже 100 миль.
Природа фракталов
Откровение Мандельброта представляло собой новый способ восприятия природы, не как что-то неупорядоченное и управляемое случайностями, а как что-то сложное. Полученная область фрактальной геометрии предоставляет людям возможность определения и измерения этих таинственных форм, а если применить ее в биомимикрии, то получится воссоздать эти формы. И такая способность человечества копировать фундаментальные структуры природы заставляет задумываться - почему инженеры или дизайнеры не черпают вдохновения в природе намного чаще.
Этот вопрос лежит в основе биомимикрии, которая стремится соответствовать самым успешным проектам природы для создания более эффективных и устойчивых городов, зданий и потребительских товаров. Все окаменелости, и все, что нас окружает, формировалось на протяжении миллиардов лет - все это является секретом выживания. Фракталы могут помочь нам решить множество задач в проектировании.
Фракталы действительно увеличивают площадь поверхности. Представьте себе простой шестиугольник. Затем изобразите шестиугольный кристалл снежинки, с его причудливой системой гребней - это усложняет основную форму, не вызывая расширения за пределы первоначальных границ. Производители сотовых телефонов, обыгрывая эту идею, уже придумали новые способы максимизации приема сигнала, сгибая антенны во фрактальные формы, добавляя длину без увеличения пространства.
Архитектура
Акустики и архитекторы концертных залов уже знают, что когда звук попадает в ровную плоскую стену, он отскакивает и возникает эхо. Стена с шероховатой поверхностью, которая имитирует фрактально текстурированную поверхность, например, кора дерева, намного лучше поглощает звук. Да и вообще, деревья подобны фрактальным фабрикам идей - это отличный шаблон для высокоэффективного распределения воды.
Начните со ствола дерева. Разветвите его вниз до меньшего диаметра, затем еще раз разветвите. Этот узор, который мы наблюдаем в ветвях деревьев, его стеблях и тонких прожилках отдельных листьев, позволяет воде свободно течь по максимальному количеству площади. А в наших сантехнических системах все выглядит совсем по другому - наши трубы чаще всего имеют 90-градусные углы. Вот поэтому у нас такие большие насосы, требующие большой энергии.
Оказывается, встраивание фрактальных форм почти во что угодно, помогает сделать эту вещь сильнее. Физики сделали бетон более прочным и непроницаемым, используя фракталы для разработки своих ингредиентов. Исследователи из Гарвардского университета создали биоразлагаемую альтернативу пластику, вдохновившись фрактальными слоями насекомого. Многие структурные свойства, обнаруженные в природе, это не просто химия, это архитектура.
Идея находить вдохновение в природе совсем не новая. Самая сложная часть биомимикрии - это не просто знать, что нужно копировать, но и когда и где. Если мы собираемся сотрудничать с природой в новых проектах архитектуры или в дизайне, то нам необходимо переосмыслить свою роль. Мы должны будем убедится в том, что наши потребности и потребности более крупной экосистемы, состоящей из бесчисленных фрактальных систем, находятся в балансе.
Фракталы приглашают нас полюбоваться природой и насладится ее красотой и функциональностью. Необходимо просто выйти на улицу и начать охоту за таинственными и повторяющимися формами, а затем попытаться выяснить - какова их цель.
Как писал Мандельброт, природа фракталов должна открываться постепенно. Чтобы начать их видеть, требуется практика, терпение и полное погружение. Но как только у вас получится, вы начнете видеть фракталы повсюду.
👍 👍 👍
