热映中的电影《阿凡达》创造了一个物质丰富、科技发达的3D臆想世界。也许人类之外,真的有一个我们不了解的世界?近日,一群数学“极客”(geek,美国俚语,指性格古怪的人)利用数学方法创造出一个现实中不存在的美丽世界。他们通过计算机程序进行无数次运算,最终形成一组分形艺术图案。这些图案呈现出神秘的3D结构,犹如立体的花园、洞穴、奶油蛋糕……其炫目的光彩令人叹为观止。
美国《连线》杂志网站2009年12月9日以《“极客”通过数学方程式创造美丽3D世界》为题,报道了以丹尼尔·怀特(Daniel White)为首的一群数学“极客”研究“曼德尔球”(Mandelbulb)的惊人结果。这群数学“极客”利用特定的数学方程式,经过反复运用迭代算法(迭代算法是用计算机解决问题的一种基本方法,利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点,让计算机对一组指令或一定步骤进行重复执行,在每次执行这组指令或步骤时,都从变量的原值推出一个新值),创作出一组三维分形结构图(“分形”指破碎、不规则,“分形艺术”图就是计算机无数次运算后形成的艺术图案)。
这些数学“极客”不一定是数学专业出身的,却对数学等有狂热的兴趣,并投入大量时间钻研,在网络上形成自己的研究小组并发布研究进展。“极客”丹尼尔·怀特是一个分形艺术爱好者,经过长时间的研究,他和他的兴趣小组发现,将原始球体上各点的三维数据运用同一方程进行无数次重复运算,就得到了一个“曼德尔球”结构。
“曼德尔球”名称源于分形几何学创始人曼德尔布罗特(Mandelbrot)。“曼德尔布罗特”图像最初以瀑布和色彩丰富的细节呈现,令有兴趣的公众着迷了30年。但它们是二维的,没有深度、高度、阴影。直到丹尼尔·怀特和另一“极客”保罗·尼兰德(Paul Nylander)发现了“曼德尔球”,3D的迷人效果终于呈现。将“曼德尔球”各个局部放大,再放大,就可以得到与花园、花椰菜、洞穴、蛋糕等外形极为相似的图案。这些3D“曼德尔布罗特”图像还可以用来制作电脑的三维屏保。
怀特指出,在所有的原始方程中,只有一部分可以产生如此迷人的三维图,有些原始方程只有进行至少2次方运算后,才可产生一些迷人效果。普通人根本找不出这些迷人图案的规律所在。
利用三维分形艺术,“极客”们不仅创作出“消失的神秘洞穴”等图案,还绘声绘色地根据图案杜撰了一个科幻情节。他们在给图案配的说明文字中写道:“早在远古时代,一个距离我们几十亿光年的星球上已经出现了这个足有半英里(约800米)高的神秘洞穴。不过,这个洞穴现在已经沉入海底。它是由一种高智商生命建造的,这些生命或许早就发现了曼德尔布罗特三维结构的秘密。在洞穴内部,充满了各种高科技和数学秘密,或许其中还包含了许多形如曼德尔布罗特结构的真实事物。”
充满人类顶级智慧和神秘构想的分形艺术图,将我们带向一个类似外星球的科幻世界。“极客”们对那令人眩晕的图案效果如痴如醉地追求,与影迷们潮水一般涌向《阿凡达》欣赏3D外星球世界的场景相映成趣。
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