Вместе со своими предшественниками Мандельброт вывел на передний план в математике и естественных науках новую дисциплину, которая приобрела огромное значение. Этой дисциплиной была фрактальная геометрия.
«Фрактальная геометрия заставит вас на все смотреть другими глазами. Дальше читать опасно. Вы рискуете потерять свое детское видение облаков, лесов, галактик, листьев, перьев, цветов, скал, гор, бегущих ручьев, ковров, кирпичей и многого другого. Ваше восприятие этих вещей никогда больше не будет прежним».
Так начинается книга «Фракталы повсюду» (Fractals Everywhere) английского математика Майкла Барнсли, профессора Австралийского национального университета и знаменитого исследователя в этой области. По его мнению, фрактальная геометрия — это прежде всего новый язык. Следуя аналогии между геометрией и лингвистикой, приведенной в разделе этой книги об урбанистике, и используя метафору, придуманную исследователями Хартмутом Юргенсом, Хайнцем-Отто Пайтгеном и Дитмаром Заупе, рассмотрим некоторые фундаментальные свойства этого раздела геометрии.
Алфавит западных языков (например, латыни) имеет ограниченное число символов. В восточных языках, например в китайском, количество различных символов огромно. В западных языках слова, имеющие смысл, образуются путем сочетания букв. В языках Востока, напротив, символы сами по себе обладают значением. Аналогично западным языкам традиционная геометрия (например, евклидова или риманова) оперирует немногочисленными элементами, в частности прямыми, окружностями и так далее. С их помощью создаются другие, более сложные конструкции, обладающие определенным смыслом в зависимости от контекста.
Фрактальная геометрия, напротив, соответствует семейству восточных языков в том смысле, что ее элементы сами по себе имеют смысл и отличаются от объектов традиционной геометрии. Каковы же эти элементы? Проще всего определить их с помощью правил вычислений или алгоритмов, которые можно считать значимыми единицами языка фракталов. Алгоритмы — это правила и инструкции построения конкретных фигур, для выполнения которых часто требуется прибегать к помощи компьютера.
С этой точки зрения классическая геометрия является первым приближением структуры физических объектов. Подобные объекты с очень высокой степенью точности описывает дифференциальная геометрия. Например, наблюдатель, находящийся на Земле, может убедиться, что сфера является адекватной моделью для Луны. Тем не менее для астронавта, который находится поблизости от Луны и может наблюдать кратеры на ее поверхности, подобная модель уже не будет корректной. Смоделировать сложные и нерегулярные окружающие нас структуры с помощью традиционных приемов очень сложно. Фрактальная геометрия в некотором роде заполняет собой этот промежуток. Ее можно использовать, чтобы с точностью описать очертания как листа дерева, так и всего дерева целиком.