揭秘!奇妙动图给你带来的惊奇( 二 )

揭秘!奇妙动图给你带来的惊奇

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五、朱利亚集
揭秘!奇妙动图给你带来的惊奇

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这是另外一种分形——朱利亚集(Julia set) 。什么是朱利亚集?我们首先固定一个常数C,对复平面上的一个点,不断地重复进行变换z→z2+C 。这样得到的一些点会越跑越远,一直趋向于无穷;而另一些点则一直呆在原点附近,不会跑出一个有限范围 。第二类的点所构成的集合,就是朱利亚集 。当常数C取值不同时,画出来的朱利亚集也会不同 。上面的动图就展示了在C变化时朱利亚集的变化 。由这种方式生成的分形图案被称为“逃逸时间分形” 。
但是,严格来说,上面所说的只是“填充”的朱利亚集(filled-in Julia set) 。真正的朱利亚集是它的边界,也就是上图中的白色线条部分 。前面所讲的变换,只是一个二次多项式 。对于“填充”的朱利亚集,这个概念可以推广到一般的多项式 。对于真正的朱利亚集,还可以推广到分式 。
而真正的朱利亚集又有另外一种画法:
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先选取一些点,然后对它们不断地进行该变换的“逆变换”——准确的说法是取它们在这个变换下的原像,而一个点的原像往往不止一个 。对变换z→z2+C来说,它的原像就是先减去常数C——在图上看来就是平移;然后开平方根——一个数的平方根有两个,在图上看来是先扭一扭,再复制一个到下半平面 。每一步都一个变两个,因此出来的点会越来越多 。这些点的极限便是朱利亚集 。
六、布朗树
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这又是另外一种类型的分形——布朗树,生成这种分形的过程,则叫做扩散限制聚集(Diffusion-limited aggregation,简称DLA) 。
这过程说起来也很简单:我们有很多粒子和一枚“种子”,粒子在空间中随机游走,但只要碰到种子就会在聚集它上面 。种子上聚集的粒子越来越多,就会长成一棵有着错综复杂的结构的“大树” 。
科赫曲线和朱利亚集都很漂亮,但在日常生活中不太容易看到 。布朗树就不一样了,我们可以在很多地方看到自然形成的布朗树构造,比如说,在皮蛋上:
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