Een fractal kan
het best omschreven worden als een
complexe wiskundige figuur (op het eerste gezicht een chaotisch
patroon) met een zeer simpele basis: een eenvoudige formule en
met 3 bijzondere karakteristieke eigenschappen:
- Zelfgelijkvormigheid of self-similarity: Onderdelen
van de figuur hebben ongeveer dezelfde vorm als de figuur zelf,
maar op kleinere schaal. Hoewel er bij vergroting steeds nieuwe
details veschijnen, keren er steeds vaste patronen in de fractals
terug.
- Fractale of gebroken dimensie: In
tegenstelling tot niet-fractale objecten is de dimensie van een
fractaal object geen geheel getal. De dimensie van een punt is
0, en van een lijn 1. Een fractal bestaande uit een oneindige
verzameling punten langs een lijn heeft een dimensie tussen 0
en 1, bijvoorbeeld 0,5.
Alle ons bekende voorwerpen hebben
drie dimensies. Als we deze voorwerpen vast leggen op film
of foto worden ze tweedimensionaal. Wiskundig gezien kent
men ook nog eendimensionale voorwerpen. In de analytische
meetkunde goochelt men met n-dimensionale ruimten. De dimensie
van fractals is echter een rationaal getal.
- Iteratie of herhaling: Een
fractal is het resultaat van een in principe oneindige iteratie.
Dit betekent dat de fractal zichzelf zal herhalen als je er
verder op inzoomt. Deze eigenschap heeft ook nog andere gevolgen:
als men slechts een stukje kent van een fractal, kan men hieruit
de volledige fractal terug verkrijgen. Men begint met een basispunt.
Men voert hier een doorgaans zeer simpele functie op uit, waarna
men het verkregen getal terug als beginwaarde neemt enzovoort.
Bekende voorbeelden hiervan zijn fractals die van een eenvoudige
meetkundig figuur vertrekken en door herhaling tot bijvoorbeeld
een varenblad komen.
De term 'fractal' is afgeleid van het Latijnse
fractus (gebroken) en werd in 1975 voor het eerst gebruikt door Benoît
Mandelbrot. Wiskundige objecten met fractale eigenschappen werden
reeds op het einde
van de 19de en in het begin van de 20ste eeuw (lees hier een
korte geschiedenis) ontdekt door wiskundigen o.a. Karl Weierstrass,
Helge
von Koch, Georg Cantor, Henri Poincaré en Gaston
Julia.
Jonathan Swift (1667-1745) schreef in On Poetry onderstaand gedicht
A Rhapsody:
So, naturalists observe, a flea
Hath smaller fleas that on him prey;
And these have smaller still to bite ‘em;
And so proceed ad infinitum.
|