Новый взгляд на мир. Фрактальная геометрия | страница 29
На этой пачке какао изображена медицинская сестра с подносом в руках, на котором находятся два предмета. Они привлекают наше внимание как раз потому, что на них снова изображена та же медсестра в той же позе и так далее, пока наши глаза способны различить мельчайшие детали. Если бы мы каким-то образом попали на одну из этих этикеток, то смогли бы увидеть всё так, как будто бы находились снаружи. Мы могли бы узнать, на какой этикетке находимся, только если бы наше тело не изменилось в размерах.
Здесь речь идет о частичном самоподобии. Это свойство называется самоподобием, так как малые изображения подобны большому, и частичным, поскольку большое изображение не состоит исключительно из повторяющихся малых. Для полного самоподобия необходимо, чтобы при увеличении любой части изображения его покрывало множество копий одного и того же портрета медсестры.
Рекурсивное изображение на этой упаковке какао дало название эффекту Дросте.
Рассмотрим известный рисунок, на котором большая рыба съедает маленькую. На первый взгляд кажется, что здесь мы имеем дело с тем же видом самоподобия, что и на упаковке какао: на рисунке изображено бесконечное множество маленьких рыб, каждая из которых хочет съесть еще более мелкую. Однако если мы увеличим любую часть изображения, то увидим, что на каждой чешуйке каждой рыбы также изображено множество крошечных рыбок, которые гонятся друг за другом. Здесь речь идет о полном самоподобии, которое обеспечивается за счет применения 11 различных функций. Каждая функция превращает большую фигуру в другую, меньшего размера, повернутую и (или) смещенную, которая затем помещается на общее изображение. Таким образом, на первом шаге поверх большой рыбы помещается одиннадцать более мелких изображений. Подобные функции можно применять до бесконечности, и в результате все изображение будет представлять собой коллаж.
Функции этого типа описал Барнсли, который доказал так называемую теорему коллажа. Позднее мы подробно расскажем о том, как создаются подобные функции, и узнаем, как благодаря теореме работает этот метод построения фигур.
Первая итерация изображения, на котором большая рыба съедает маленькую.
Третья итерация этого же изображения.
Финальная итерация.
>(Источник иллюстраций: Мария Изабель Бинимелис и Лаура Элизабет Виолант.)
По всей видимости, первые представления о рекурсивности и самоподобии появились в XVII веке благодаря разностороннему немецкому мыслителю Готфриду Вильгельму Лейбницу. Он упоминает схожие понятия как минимум дважды. Лейбниц так объяснил другу задачу об укладке фигур: «Представь себе круг, в который вписаны три равные окружности наибольшего радиуса. Последние могут содержать в себе три вписанных окружности каждая и так далее». Здесь также виден интерес Лейбница к задачам упаковки фигур, которые неизменно сохраняли популярность благодаря своему широкому применению.
