- •Приложение II. Основные понятия о хаосе, синергетике и фракталах д. И. Ткач, а. Б. Нифанин
- •Іі.1. Ведение к понятию о хаосе
- •Іі.3. Понятие о нелинейных фракталах
- •Іі.4. Основные понятия синергетического миропонимания
- •Іі.5. Основы теории фрактального расширения и её приложения іі.5.1. Критический анализ существующих положений фрактальной геометрии
- •Рассуждения по этому поводу.
- •Рассуждения по этому поводу.
- •Рассуждения по этому поводу
- •Общие выводы из рассуждений:
- •Іі.5.2. Основы процесса фракталь-ного расширения квадрата
- •Іі.5.3. Комбинаторика крестовых клеточных структур
- •Іі.5.4. Определение фрактальной размерности крестовых клеточных структур
- •Іі.5.5. Приложения теории фрактального расширения квадрата
- •1. Геометрия трещиноустойчивых
- •29-Клеточных фрактальных элементов
- •53-Клеточных вставок
- •2. Применение результатов фрактального расширения квадрата в архитектуре
- •3. Применение результатов фрактального расширения квадрата к проектированию пневмоконструкций.
Общие выводы из рассуждений:
1.Так как наука о фракталах на-зывается фрактальной геометрией,
то она должна иметь все признаки фундаментальной геометрической науки: однозначное определение, ак-сиоматику, предмет и метод иссле-дования этого предмета.
2. По своей природе фракталы являются графо-аналитическими мо-делями динамических процессов, опи-сываемых соответствующими рекур-рентными уравнениями их итераци-онных преобразований.
3.Так как фракталы это изо-бражения, то они, как своеобразные графики и диаграммы тех динами-ческих процессов, которые описыва-ются соответствующими аналити-ческими зависимостями, обладают изобразительными свойствами, коди-рующими информа-цию о количествен-ных и качественных характеристиках этих процессов. Изу-чение этих свойств должно быть предме-том исследования фрактальной геоме-трии как фундамен-тальной науки.
Іі.5.2. Основы процесса фракталь-ного расширения квадрата
Возможность получения фракталь-ных структур, состоящих из конгруэнт-ных элементов определила желание найти геометрические фигуры такой формы, которые, играя роль комбина-торных, вступающих в замковые соеди-нения, плотно покрывали бы плоскость.
В качестве исходного элемента, ко-торый играет роль и инициатора и гене-ратора, был принят квадрат как наибо-лее технологичная фигура [113,114].
Суть итераций заключается в «расши-рении» квадрата путем прибавления к его сторонам конгруэнтных ему квадра-тов и расширения последующих резу-льтатов итераций за счет прибавления к ним результатов предыдущих итера-ций (рис. ІІ.33 - ІІ.35).
В результате первой итерации ис-ходный квадрат расширился, растя-нулся в двух взаємно-перпендикуляр-ных направлениях или топологически преобразовался в пятиклеточный крест.
В результате второй итерации цен-тральный квадрат пятиклеточного кре-ста расширился или подобно преобра-зовался в девятиклеточный квадрат, а четыре его конца расширились до 5-клеточных крестов. В итоге получилась
29-клеточная фигура, вписанная в 81-клеточный квадрат и имеющая 4 оси симметрии (рис. ІІ.33).
Следует отметить, что в структуру полученной композиции входят 4 золо-тых треугольника, основаниями кото-рых служат стороны квадрата, вписан-ного в исходный квадрат, и 4 двойных квадрата как 16 треугольников Дюрера.
В результате третьей итерации 29-клеточная фигура топологически пре-образуется в 169-клеточную фигуру. (рис.ІІ.34). При этом центральный 9-кле-точный квадрат превращается в 69-клеточную фигуру как 49-клеточный квадрат, к сторонам которого по углам приставлено по одной клетке, а по се-рединам – по три, и 5-клеточные кре-сты – в 29-клеточные, по 4 клетки у ко-торых «забрала» центральная фигура.
Структурный анализ этой фигуры показывает, что она имеет 4 оси сим-
метрии и 5 структурных элементов, 4 из которых, как результаты второй ите-рации, конгруэнтны и взаимосвязаны с центральной фигурой. Эта связь опре-деляется отношением принадлежности к центральной фигуре по 4 клетки каж-дой из боковых фигур.
Рис. ІІ.36. «Срастание» боковых клеток 5-тиклеточного креста с их содержимым с центральной клеткой
Габаритный квадрат центральной
фигуры является таковым и для резу-
льтата второй итерации. Получается, что габаритные квадраты боковых фи-гур накладываются своими двумя девя-тыми частями на габарит центральной фигуры и в пределах образовавшихся фигур их наложения осуществляется «срастание» центральной фигуры с бо-ковыми (рис. ІІ.36).
В результате 4-й итерации 169-кле-точная фигура топологически расширя-ется до 985-клеточной (рис. ІІ.35). При этом центральная 69-клеточная фигура
расширяется до 405-клеточной, к сто-ронам центрального 121-клето-чного квадрата которой приста-влены 52-клеточные фигуры, а по его углам – 19-клеточные час-ти 29–клеточных результатов второй итерации (рис.ІІ.37). По-лучается, что габаритные квад-раты боковых 169-клеточных фигур своими шестью двадцать третьими частями накладывают-ся на габарит центральной фигу-ры и в пределах образова-вшихся фигур их наложения осуществляется «срастание» це-нтральной части с боковыми.
Конструктивно процесс этого сра-стания происходит путем соответст-вующего структурирования фигур нало-жения габаритных квадратов.
Сущностью процесса срастания бо-ковых фигур с центральной является проникновение в структуру фигуры наложения пограни-чных с нею элементов боко-вых фигур (рис. ІІ.38). В ито-ге фигура наложения струк-турируется результатами второй итерации. Другими словами, в этих фигурах происходят замковые соеди-нения боковых фигур с цен-тральной и процесс их срас-тания можно назвать их «вырастанием» из центра-льной.
Вывод: Процесс фрак-тального расширения квадрата явля-ется геометро-графической моделью динамического процесса роста кле-точных структур живой и неживой природы.
Этот вывод является иллюстра-цией знаменитого афоризма Гераклита
«из одного – всё, из всего – одно» [2] как проявления энергии кундалини, тая-щейся в желуде, из которого выра-стает могучий дуб.