日期:[2022年07月22日]
-- 智慧生活报 --
版次:[A14]
从极简到莫测解密“分形”
提到数学，大家立即和“枯燥、抽象、深奥”联系在一起，但是作为最基础的学科，数学却发挥着重要的作用，它应用于不同领域中，包括科学、工程、医学、经济学和金融学等。省科技馆“从极简到莫测——神奇的分形”课中，辅导员王宏宇以一段趣味盎然的CG动画视频引出了探究主题“分形”，依托数学知识，科学探索课火热开讲。
王宏宇首先通过现实世界中的罗马花椰菜、雪花图带领学生探究分形的自相似性。“自相似性就是一个物体或图形，它的一部分和整个的样子很像，我们常吃的菜花就很明显。自相似性作为分形最显著的特征可以用来辨识分形。”王宏宇讲解。随后，王宏宇以剪纸实验带领学生探究分形的产生规则。“老师，这个剪纸从简单到复杂用到的步骤是一样的。”在实验中，学生学到了分形通常就是简单步骤的多次重复产生的，这种重复称为递归。“因为我们一直在重复同样的步骤，带来了分形的自相似特征。在剪纸的过程中，看似复杂的物体、图形等，都遵循着简单的规则。”王宏宇说。
而持续这种重复，又会引出分形的另一个特点——无穷细节。为此，王宏宇特意准备了一个地图模型，带领学生用不同长度乐高积木连接成了两把特殊的量具。学生用量具测量地图模型的周长时发现，用短一点的量具测得的周长更长，长一点的量具则测不到这些细节，这是因为地图有很多不规则的地方。“无穷大”的边界，包围着有限的面积？这180°的突然大转弯，让同学们脑洞大开，不断感叹分形的奇特。“重复步骤，直到无穷，一个分形图案就完成了。一颗花椰菜、一朵雪花、生活中还有很多分形是我们没有注意到的，通过今天的课程我受益匪浅，回味无穷，以后也会坚持多探究多学习。”学生刘懿宁说。
记者 王美如 文/摄
王宏宇首先通过现实世界中的罗马花椰菜、雪花图带领学生探究分形的自相似性。“自相似性就是一个物体或图形，它的一部分和整个的样子很像，我们常吃的菜花就很明显。自相似性作为分形最显著的特征可以用来辨识分形。”王宏宇讲解。随后，王宏宇以剪纸实验带领学生探究分形的产生规则。“老师，这个剪纸从简单到复杂用到的步骤是一样的。”在实验中，学生学到了分形通常就是简单步骤的多次重复产生的，这种重复称为递归。“因为我们一直在重复同样的步骤，带来了分形的自相似特征。在剪纸的过程中，看似复杂的物体、图形等，都遵循着简单的规则。”王宏宇说。
而持续这种重复，又会引出分形的另一个特点——无穷细节。为此，王宏宇特意准备了一个地图模型，带领学生用不同长度乐高积木连接成了两把特殊的量具。学生用量具测量地图模型的周长时发现，用短一点的量具测得的周长更长，长一点的量具则测不到这些细节，这是因为地图有很多不规则的地方。“无穷大”的边界，包围着有限的面积？这180°的突然大转弯，让同学们脑洞大开，不断感叹分形的奇特。“重复步骤，直到无穷，一个分形图案就完成了。一颗花椰菜、一朵雪花、生活中还有很多分形是我们没有注意到的，通过今天的课程我受益匪浅，回味无穷，以后也会坚持多探究多学习。”学生刘懿宁说。
记者 王美如 文/摄
