הסימטריה (Symmetric) הפשוטה שאנו מכירים היא שיקוף של צד אחד בצד השני, משני צידי קו דמיוני העובר ביניהם.

הסימטריה מופיעה בטבע כצורה של סדר, בתוך מגוון של צורות לא מסודרות, האדם שהוקף במגוון אדיר של צורות מסביבו, זיהה כבר מימי קדם את הסדר והיופי שבסימטריה והשתמש בהם באמנות ובבניה. הסימטריה היא גם אחד הדברים שמקשרים בין אמנות למדע.

מסתבר שאנו מתוכנתים ביולוגית לראות בסימטריה יופי. גם אם זה אינו המרכיב היחידי של היופי, אנשים עם מבנה פנים סימטרי נתפסים על ידינו בתור יפים יותר.

ניתן לראות סימטריה בטבע ובעצמים שונים בחיי היום יום. כנפי הפרפר ועלי הפרח הם דוגמאות טבעיות לסימטריה. אפילו בנופים המשתקפים במים ניתן לראות סימטריה מרהיבה.

בגאומטריה יש שני סוגים של סימטריה - סימטריה שיקופית וסיבובית. "סימטריה שיקופית" היא סימטריה שבה יש מעין השתקפות של צד אחד בצד השני. קו השיקוף נקרא קו סימטריה. זהו קו דמיוני שחותך את העצם לשניים. שני הצדדים שבצידי קו זה דומים. יש גם צורות שיש להן "סימטריה סיבובית". היא קיימת כשקיים סיבוב כלשהו (אך לא סיבוב שלם) שבו הצורה מועתקת בדייקנות.


#פעילות קטנה:
נסו למצוא ולצלם 5 חפצים סימטריים שיש בביתכם או בכיתה.


הנה הסבר על הסימטריה וסימטריות מסוגים שונים בטבע (מתורגם):

http://youtu.be/3drtbPZF9yc


על הסימטריה וקו הסימטריה:

http://youtu.be/6qNB2LsgC8Y


סרטון אמנותי שמציג סימטריה בנושאים וההתייחסות של מרכיבים שאנו רואים בו:

http://youtu.be/zEQskIsHKT8


קטעים מסרטיו של במאי הקולנוע ווס אנדרסון שסגנונו הסימטרי הפך לסימן ההיכר שלו:

https://youtu.be/fq4sN2vqKq4


בואו נבדוק את הסימטריה בתמונות שונות:

http://youtu.be/_TdOD2f_KEk


יש מי שהחליטו בעולם התעופה לשבור את הסימטריה (עברית):

https://youtu.be/djRAfVSgLWY


והרצאה ארוכה ומעניינת באנגלית על הסימטריה במדע הגאומטריה ועל המתמטיקאי אווריסט גלואה שעסק בה (מתורגם):

http://youtu.be/415VX3QX4cU?long=yes

את הקליידוסקופ (Kaleidoscope) המציא סר דייוויד ברוסטר ב-1816. הקליידוסקופ היה אז מכשיר אופטי, שבעזרתו המחישו צורות סימטריות שונות. כיום משתמשים בו בעיקר לשעשוע. הוא מבוסס על צורות סימטריות בשלל צבעים, כשכל סיבוב של הגליל מציג תבנית חדשה מתוך מגוון של צבעים ותבניות, שמשתנה כשמסובבים את הקליידוסקופ.

הקליידוסקופ בנוי כצורת גליל שיש בו מראות. במראות הללו משתקפים עצמים שונים, כמו שברי זכוכית צבעוניים שלרוב מוכנסים לתוכו. כשמביטים פנימה דרך חור בקצה הגליל, והאור נכנס מהקצה השני, ההשתקפויות המשתנות של שברי הזכוכית הללו יוצרות תמונות סימטריות ומהממות ביופיין. התמונות שנוצרו יוצרות לא פעם תבניות חוזרות ומרתקות, שההשתקפויות מכפילות להמון צדדים ויוצרות להן עומק וממדים מרהיבים.

המילה הקליידוסקופ לקוחה מהשפה היוונית ופירושה "צופה בתמונה יפה".


זה מה שרואים בקליידוסקופ:

http://youtu.be/peZ-MjD9pgk


קבלו צורות קליידוסקופיות:

http://youtu.be/9GMtj_-3BOc


קליידוסקופ מראות הופך הכל לקסום:

http://youtu.be/zCFdLrXI3yM


כך יוצרים קליידוסקופ בעצמכם (עברית):

https://youtu.be/LUawR882X4M


מדריך לבניית קליידוסקופ באנגלית:

https://youtu.be/Z2TDK_OQWU0


אפשר גם לראות אחד שבנוי אחרת לגמרי:

https://youtu.be/6_8omObsfgM


ובשנות ה-70 יצרו קליפים לטלוויזיה, כמו זה של דיוויד בואי, עם קליידוסקופ ברקע של מסך כחול:

https://youtu.be/Vy-rvsHsi1o

המשושה הוא צורה משוכללת מהמעטות שבהן ניתן לרצף מישור בצורה מחזורית, מבלי להשאיר חורים. אמנם גם הריבוע והמשולש מאפשרים זאת, אבל משלושתם המשושה הוא הצורה הקרובה ביותר לעיגול.

יש מקרים רבים בטבע שבהם ניתן לראות משושים. כך למשל חומרים שונים בטבע שנוטים להפוך למוצקים בצורה של משושים. רואים זאת לא מעט בצורות של לבה שהפכה לאבן בזלת מוצקה ונסדקה בצורת משושים. אתרים כמו בריכת המשושים שברמת הגולן, מערת פינגל בסקוטלנד או סוללת הענק באירלנד מדגימים זאת היטב (ראו אותם באאוריקה בתגית "משושי בזלת"). ניתן לראות התייבשות בצורת משושים גם באגמי מלח ובימות מלח שבהם נותר המשקע של מלח הבישול בצורת משושים.

גם התאים שבכוורת הדבורים בנויים כמשושים. הם עשויים משעווה שאותה מייצרת כל דבורה בעצמה. נדרש דבש רב כדי לבנות את התאים הללו בצורה חזקה וטובה, כך שהדבש לא יגלוש החוצה והדבורים יוכלו להיכנס לתוכם. המשושה היא הצורה הכי חסכונית מבחינת כמות השעווה הנדרשת לבניה, שעדיין מייצרת את מקום האיחסון הרב ביותר בכל תא ותא. לכן צורת המשושים היא היעילה ביותר מבחינה אדריכלית ומבחינה מתמטית.


הנה סרטון שמציג את היעילות שבבנייה במשושים (מתורגם):

http://youtu.be/QEzlsjAqADA?t=6s


על פתיתי שלג, שבהם המשושים הם הנפוצים ביותר:

http://youtu.be/rbW6MsXfPYU


ומשושה מושלם שהתגלה על הקוטב הצפוני של כוכב הלכת סאטורן:

http://youtu.be/qzL194jiTyY

הפראידוליה (Pareidolia) היא תופעה פסיכולוגית שגורמת לאנשים לראות דברים מוכרים ובעלי משמעות בתמונות ובעצמים שונים.

התופעה מתרחשת בדרך כלל כשאנו מזהים או דמויות בכל מיני תצלומים. אחת הדוגמאות המפורסמות של פראידוליה היא צורת הפנים שהתגלתה בצילומים ישנים של הכוכב מאדים. המקרה המפורסם, שנבע מהיות הצילומים ברמה נמוכה, גרם להמוני אנשים בעולם להאמין שמדובר במקדשים שהוקמו על המאדים, על ידי חוצנים מכוכבים אחרים.

ידועים מקרים נוספים שבהם זוהו בעתיקות שנמצאו דברים שדומים לחידושים מודרניים כמו מטוסים וחלליות. בעקבות הדמיון התפתחו תיאוריות כאילו "מדעיות", שטענו שמדובר בעבודה של תרבויות נבונות מכוכבים אחרים, במפלצות, חוצנים וכדומה. דוגמאות? - ראו באאוריקה בתגית "ציפור סקרה" ובאאוריקה בבתגית "הפנים במאדים". לא מעט חוקרים סבורים שגם האגדה של "נסי", המפלצת מלוך נס, הוא מקרה של פראידוליה. הם אף הוכיחו זאת בבימוי של המפלצת בחפץ מרובע שהגיח מהמים. רבים מהצופים שחזו בו, ראו ראש של מפלצת מגיח מהמים...

היות ומדובר בהטיה קוגניטיבית של המוח, נוהג עולם הפסיכולוגיה להשתמש במבחן כתמי הדיו של רורשאך, כדי לנתח מה רואה המטופל בכתמים שצוירו על ידי מפתח המבחן. על ידי ניתוח הזיהוי האישי שלו בכתמים הללו, משתמשים הפסיכולוגים בתופעה זו לצורך ניתוח האישיות.

מקור המושג פראידוליה הוא ביוונית, שבה פירושו "מראה שגוי".


הנה בקצרה על תופעת הפראידוליה (עברית):

https://youtu.be/puTymKOhTME?t=10s&end=1m47s


כיצד אנו רואים פנים בדברים לא קשורים? (מתורגם)

https://youtu.be/zpOoBtFNYuw


הסבר התופעה באנגלית:

https://youtu.be/E1dMloUfN1o


צורות פנים בעננים:

https://youtu.be/9XkyOdxlis4


דמות המביטה על מדינת ישראל מכיוון מדבר סיני - האם זה משה רבנו שלא זכה להגיע אליה?

https://youtu.be/-BVZCphTYhU


ואפילו בחלל אנשים מוצאים דברים דומים:

https://youtu.be/7LWrgH0nORE

הפאי הוא מספר אי רציונאלי, מציין את היחס בין היקף מעגל לקוטרו. זהו מספר מסתורי, שמתמטיקאים וחובבי מתמטיקה מוקסמים ממנו כבר דורות רבים. ערכו של פאי שווה בקירוב ל 3.14.

הפאי מסומן באות היוונית π. הבבלים, ממציאי הגלגל, גילו אותו כבר לפני ששת אלפים שנה. התגלית של התופעה המרתקת של פאי, הייתה שבכל גודל מעגל שהוא, תוצאת החילוק של היקף המעגל ברדיוס שלו תהיה תמיד אותו המספר. 4000 שנה אחריהם, הצליחו מדעני מצרים העתיקה להגיע לערך מקורב של פאי. ארכימדס היווני הציג לראשונה, כבר במאה ה-3 לפני הספירה, שיטה שמאפשרת לאמוד את π.

הראשון שהצליח לחשב את פיי בדיוק גבוה היה אויילר. פיתוח החשבון הדיפרנציאלי והאינטגרלי סייע לו מאד והוא חישב את פאי עד 153 ספרות אחרי הנקודה. כמו הרבה דברים שאויילר תרם למתמטיקה, הוא גם זה שהעניק לפיי את שמו.

כיום, בעידן המחשב, המתמטיקאים עובדים על אלגוריתמים ונוסחאות אלגנטיות לחישוב פאי. השיא שנקבע עד 2011 הוא של 10 טריליון ספרות אחרי הנקודה!


הנה סרטון על משמעותו של הפיי (מתורגם):

http://youtu.be/9a5vHXsUvUw?t=13s


שיר לימודי באנגלית, להיכרות עם חישוב פאי:

http://youtu.be/eiHWHT_8WrE


מלחין שהחליט להלחין את המספר וכך לזכור אותו:

https://youtu.be/wM-x3pUcdeo


והביטוי המוסיקלי של המספר פאי ויחס הזהב שבנוי עליו:

https://youtu.be/9mozmHgg9Sk?long=yes

מַנְדָּלָה היא ציור מעגל שנובע ממרכזו. המנדלה מורכבת מעיגול שבו מוצג ציור, או סימן גרפי דומה. אמונות שונות ותרבויות שונות, במיוחד הבודהיזם וההינדואיזם, קידשו את המנדלה וראו בה סמל מרכזי.

בדתות של הודו ראו בה סמל ליקום ולצורה שלו.

יש למנדלה שימוש חשוב בטיפולים באמנות, בעבודה טיפולית והיא משמשת ככלי להתפתחות רוחנית בהינדואיזם ובבודהיזם.

מקור המילה מנדלה הוא משפת הסנסקריט ההודית, שבה פירושה הוא "מרכז", או "מעגל", רמז למעגל המקודש של ההודים.


הנה הסבר על המנדלה (עברית):

http://youtu.be/dezE3_aCGHQ?t=42s


על המנדלה באנגלית:

https://youtu.be/gYBBsxrsJOw


הכהן הגדול של המנדלות בישראל, מסביר על המנדלה (עברית):

http://youtu.be/eZWKJf4JxDE


ומדריך ראשוני לציור מנדלות (עברית):

http://youtu.be/cCyBqOBCSeE

ספיירוגרף (Spirograph) היה משחק פופולארי פעם, שבו יצרנו צורות גיאומטריות מרהיבות, בעזרת דיסקיות מפלסטיק ועטים צבעוניים. התוצאה על הנייר הייתה שרטוטים גיאומטריים מדהימים, שנוצרו ללא מחשב אלא עם מאמץ ומעט יצירתיות ומחשבה.

כיום אפשר לצייר בספיירוגרף מקוון שנמצא כתוכנה באינטרנט.


כך מציירים בספיירוגרף:

https://youtu.be/l42Bc7CTLAs


וגם כך:

http://youtu.be/ZkNU3fvELFg


הנה הדרכה:

http://youtu.be/GczuhQwEZWg


וצורות שנוצרות מדיסקיות שונות:

http://youtu.be/LC5Pl5BKGu4

פתיתי שלג הם פתיתי קרח גדולים וגבישיים שנופלים מהעננים אל הקרקע. פתיתי השלג הם קלים בזכות האוויר שיש בהם. פתיתי שלג עשויים מגבישי שלג קטנטנים שנצמדים זה לזה.

הצורות המופלאות של פתיתי השלג עשויות במגוון אדיר וניתן לומר שאין שני פתיתי שלג זהים זה לזה. רבות מצורות פתיתי השלג הם פרקטליות, צורות שבהן ככל שמעמיקים ומתקרבים, רואים עוד ועוד מאותן צורות.

הדוגמאות הנפוצות ביותר בפתיתי השלג הן בצורת המשושה. זו שוב הצורה של המשושים, שכל כך נפוצה בטבע (ראו באאוריקה בתגית "משושים").

חלקים גדולים מכדור הארץ מכוסים בשלג. יש אזורים שבהם השלג מכסה את האדמה רק בעונת החורף ולקראת הקיץ השלגים מפשירים. באזורים אחרים, כמו הקוטב הצפוני והקוטב הדרומי ופסגות ההרים הגבוהים, האדמה מושלגת בכל עונות השנה.


כך נוצר השלג ואיך לכל אחד מפתיתי השלג יש צורה משלו (עברית):

https://youtu.be/omDSofC8L0E?end=1m17s


ההסבר לפתיתי השלג הללו (מתורגם):

https://youtu.be/FwGH4gulLX4


הצורות המופלאות של פתיתי השלג שיורדים בחורף:

http://youtu.be/s1lBbmQmpk0


על תוכנה שפותחה כדי לדמות את פתיתי השלג הללו באופן מדעי (מתורגם):

http://youtu.be/UtHsFVmHdZY


והפשרת השלגים בתחילת הקיץ:

http://youtu.be/MwdWMmFeXIo

חבורת מנדלברוט, קבוצת מנדלברוט או סט מנדלברוט, הם שמות לצורות שחוזרות על עצמן ללא סוף. אלה צורות עם דמיון עצמי, כלומר כל חלק שלהן דומה לשלם. במילים אחרות, בכל צורה כזו נוכל לראות את הצורה בחלקים השונים שבה וכך שוב ושוב כשנביט אל חלקי החלקים הללו, ככל שנביט פנימה. כשבוחנים פרקטל בזום, או בזכוכית מגדלת, מגלים את אותו הדפוס בקנה מידה קטן וכך זה הולך וקטן לקני מידה הולכים וקטנים, עד אינסוף.

את הצורות המופלאות הללו יצר המתמטיקאי הצרפתי בנואה מנדלברוט, על פי פרקטלים של ג'וליה, מתמטיקאי שקדם לו. המעניין הוא שאלה צורות המערבות סיבוכיות, הרמוניה ויופי, אבל למעשה משתמשות בנוסחה מתמטית פשוטה. משהו כמו Zn = Z + C^2 כשכל מספר ב-C ייתן צורה שונה לחלוטין.

והתגלית המעניינת היא שהצורות הללו נראות כמו הרבה דברים שאנו מכירים מהטבע. בסטים הללו נוצר מגוון אדיר של צורות קסומות, המזכירות איים קסומים ודימיוניים, קישוטים בארוקיים מדומים, עצים מרהיבים, חופים כפי שהן נראים ממעוף הציפור וכדומה. זו הסיבה שכיום עושים בסט מנדלברוט שימוש ביצירת נופים ועולמות מדומים במשחקי מחשב, בעולמות מדומים, בסרטים ובסימולציות שונות.


הנה הפרקטלים שבטבע וכיצד ניתן ליצור אותם בעצמנו:

http://youtu.be/XwWyTts06tU


הבה נתקרב עוד ועוד לפרקטל הכי מוכר מקבוצת מנדלברוט:

http://youtu.be/gEw8xpb1aRA


הסבר על הפרקטלים של מנדלברוט:

http://youtu.be/STSS3_cVauk


ושיר על הסט של מנדלברוט:

http://youtu.be/ES-yKOYaXq0

מנדלה היא סוג של ציור פולחני רוחני, בצורת מעגל שמתחיל או נובע מהמרכז שלו. הפירוש של מַנְדָּלָה בסנסקריט הוא "מרכז" או "מעגל" והוא מסמל את העולם המתקיים.

אחד הטקסים המרתקים בתבל הוא זה של מנדלת החול הטיבטית (Sand Mandala). בטקס יוצרים מנדלה ענקית במשך זמן רב ואז מחריבים אותה.

מנדלות החול הללו הן חלק מפולחן דתי שבו הנזירים יוצרים מנדלה זמנית, אמנות שנולדת כל פעם מחדש ולא מתקיימת יותר. מדובר בחלק ממסורת טיבטית בודהיסטית שבמרכזה יצירה ולאחר מכן הרס של מנדלות שקושטו בחול צבעוני.

הטקס נפתח בשרטוט של הצורות הגיאומטריות, על ידי הנזירים. הצורות הללו הן שיוצרות את תבנית המנדלה וישמשו לאחר מכן להנחת החול.

בהמשך מתבצע החלק הכולל את עבודת הנזירים הבודהיסטים בטיבט, שעמלים במשך שבועות על יצירת המנדלה המרהיבה שעשויה מגרגרי חול. באמצעות צינורות דקיקים, שופכים הנזירים את גרגרי החול הצבעוניים, לפי התבנית של המנדלה.

במקור, אגב, נהגו הנזירים להשתמש בגרגרים כתושים של אבן צבעונית. כיום הם משתמשים בחול צבוע בצבעים עזים, מה שהופך את המנדלה לססגונית אף יותר.

שיא התהליך הוא טקס בו הנזירים מתפללים, לאחר סיום יצירת המנדלה, במלמולים מסקרנים, חלקם בקול נמוך מאוד, תוך ליווי של עצמם בפעמוני יד עדינים.

אחרי שהם מסיימים להתפלל, הורסים הנזירים, ברגע אחד, את המנדלה שיצרו בעמל כה רב ומתמשך.

ההשתתפות בטקס המסקרן והמרתק היא חוויה של ממש. כל התהליך נועד מבחינה רוחנית לסמל את ארעיות הטבע החומרי, לעומת נצחיות הרוח.


הנה סיפורה של מנדלת החול בטיבט (עברית):

https://youtu.be/WBrYUlOYK0U


הסבר על המנדלה הקדושה הזו באנגלית:

https://youtu.be/G58Pujijsqc


כך מייצרים הנזירים את מנדלות החול עם סימונים גיאומטריים מדויקים:

https://youtu.be/IYVcjFhpsHc


אמן ישראלי מתאר את מנדלות החול שהוא עושה ומטרתן (עברית):

https://youtu.be/eZWKJf4JxDE


מנדלת חול בטיבט נוצרת בהילוך מהיר:

https://youtu.be/BOQHk24GDL0


והטקס בסיום העבודה על מנדלת החול הטיבטית:

https://youtu.be/GA3su0ECdPc

סדרת פיבונאצ'י במתמטיקה היא סדרת מספרים שהאיברים הראשונים בה הם 1 ו-1. כל איבר אחר בסדרת פיבונאצ'י שווה לסכום של שני האיברים הקודמים לו. 2 שווה ל-1 ועוד 1, 3 שווה 2+1, 5 הוא 2+3 וכן הלאה.

הסדרה קרויה על שם המתמטיקאי לאונרדו דה פיזה (לאונרדו מהעיר פיזה) שבאיטליה, שכונה "פיבונאצ'י". פיבונאצ'י תיאר את הסדרה הזו ב"ספר החשבוניה" שיצא בשנת 1202. הוא השתמש בסדרת פיבונאצ'י כדי לתאר את מספר הצאצאים של זוג ארנבים אחד. הוא תאר מצב שכל זוג ארנבים מגיל חודשיים ומעלה, ממליט מדי חודש זוג נוסף, התוצאות של מספר הצאצאים שלהם יהיו על פי הסדרה הזו.

מסתבר שהיחס בין שני איברים עוקבים של מספרי פיבונאצ'י שואף ל"יחס הזהב", קבוע מתמטי שתואר כבר ביוון העתיקה. תמיד כשמחלקים שני איברים עוקבים בסדרת פיבונאצ'י, התוצאה תלך ותתקרב לחתך הזהב. בדרך זו מוסברים דברים רבים בטבע בעזרת סדרת פיבונאצ'י והרקורסיה (ראו באאוריקה בתגית "מה זה, רקורסיה"), מקונכיות עם "ספירלת הזהב", דרך פרחים, כרובית, גלקסיות חלזוניות ועוד. וזה לא במקרה שסדרת פיבונאצ'י היא כה נפוצה בטבע - כמו שהראינו קודם בדוגמת הארנבים, מדובר בצורה היעילה ביותר לשכפול וכשצמחים ובעלי חיים פשוטים משכפלים תאים בגדילה - מקבלים בדיוק את הסדרה של פיבונאצ'י.

מקובל לסמן את איברי הסדרה באות F, שמוגדרת ברקורסיה - כלומר פעולה המבוצעת על ידי הפניה עצמית. במקרה הזה, כל F הוא סכום שני ה-Fים שלפניו.


הנה הסבר על סדרת פיבונאצ'י (עברית):

https://youtu.be/EAXKR-H_bS0


הסבר מדעי של הסדרה הפיבונאצ'ית (עברית):

http://youtu.be/z5RWfXTd3QU


הדגמה של סדרת פיבונאצ'י:

http://youtu.be/H2aHh5FLX5w


והסבר מתמטי של סדרת ה פיבונאצ'י (מתורגם):

https://youtu.be/SjSHVDfXHQ4

בנואה מנדלברוט היה מתמטיקאי שמצא שיש צורות רבות שכל חלק שלהן הוא כמו השלם, או מזכיר אותו. מדידה של שטח הפנים של צורות כאלה תלוייה ביכולת שלנו לבחון אותו, מכיוון שככל שנתקרב אל העצם, נגלה חספוס הולך וגובר, שיגדיל את שטח הפנים.

מנדלברוט מצא שכלל מתמטי פשוט, או נוסחה פשוטה, יכולים להגדיר מצוין את העצם שנראה שאין בו חוקיות או היגיון כלשהם.

אגב, בנואה מנדלברוט עצמו מעדיף את המונח "חספוס" ולא אי-יציבות או אי-סדר, מכיוון שהוא רואה סדר בכל דבר ואין בעיניו שום דבר שאין בו סדר מסוים. להוכחה, המילה "פרקטל" שהוא בחר לתיאור של המחוספס והשבור באה מהמילה הלטינית פרקטוס (fractus), שפירושה "שבור".

למשל בכרובית הוא רואה גם תחכום וגם פשטות. אותם קונוסים שאנו רואים בברוקולי, חוזרים גם אם נביט בחלק מקונוס כזה ויחזרו שוב ושוב בכל קנה מידה שנביט בו. כך יהיה גם בעננים, בקווי חוף עם מפרצים בגדלים (מפיורדים עצומים ועד מפרצונים בגוגל מילימטרים), עצים (בהם עורקי העלה נראים כענפים וענפי העץ דומים לעצים) ועוד המון צורות שהן לכאורה אקראיות ולא בנויות בסדר של ממש, אבל כשנביט בחלק מהם נראה בגדלים שונים, תבנית דומה לזו שראינו בעצם המלא.

איך זה מסתדר? - ובכן, בכולם יש מרכיב שניתן למצוא והוא "הדמיון העצמי" (Self similarity), שבו אותה צורה חוזרת שוב ושוב, ככל שנתקרב. ומסתבר שאותה צורה שבה ענפים יוצאים מענפים בעץ, היא גם הצורה של צינורות הדם בגופנו, נימי העלים של העץ, נהרות על פני כדור הארץ וכן הלאה. מסתבר שהטבע עושה שימוש בחוק זהה להמון מקרים שאינם קשורים זה בזה ושכביכול אין בהם שום סדר הגיוני.

ל"דמיון העצמי" מנדלברוט קרא "פרקטל". הוא גם הבין שניתן לעבוד עם הפרקטלים הפוך ולהשתמש בסדרה של חוקים מתמטיים פשוטים, כדי לייצר צורות כאלה. בסוף שנות ה-50 הוא השתמש במחשב כדי לייצר צורות כאלה. הוא עשה מהפכה של ממש בגאומטריה, שכן הוא החל לקרב אותה לעולם הטבע.

אם קודם לפרקטלים לא סייעה הגאומטריה לתאר את הצורות של גורמים בטבע, כמו הרים, עננים, עצים, ירקות וקווי חוף, הרי שהפרקטל, שמסייע למצוא סדר בדפוסים מורכבים ביותר, שינה את זה והראה את הסדר המתמטי שבו מתנהל הטבע והעולם הכאוטי. או במילים שלו כפי שכתב בהקדמת ספרו "עננים הם לא כדורים, הרים אינם בעלי צורה של חרוט, קו החוף לא עשוי ממעגלים, קליפת העץ איננה חלקה והברק אינו מתקדם בקו ישר".

בחייו סבל מנדלברוט לא מעט בשל הפרקטלים. הממסד המתמטי ממש נידה אותו בשל ההתעסקות בתמונות, שלא יאה למתמטיקאי רציני. מי שהצילה אותו מחוסר תעסוקה הייתה חברת IBM, שלא זו בלבד שהעסיקה אותו במרכז המחקר שלה, אלא אף נתנה לו לעשות כרצונו. בעזרת חוק רקורסיבי פשוט מאוד הוא מצליח עתה לייצר תמונות בעלות מורכבות הולכת וגדלה, בה רואים ברמות שונות, כאמור, צורות דומות.

גם הציבור הרחב מתחיל להתחבר לרעיונות שלו, שבניגוד לרעיונות מתמטיים רגילים, קל להבינם. מה עוד שניתן היה לראותם לפתע, בתוצרי מחשב מודפסים. את הצד הגרפי של הפרקטלים ניתן היה גם לחקור וליישם באדריכלות, בעיצוב מוצר ובתעשיות שונות.

וכך זוכה מי שכילד בן 12 הפך לפליט פולני בצרפת ולימד את עצמו מתמטיקה לבדו, הוא זוכה בשלב מסוים בציבור לכינוי "כוכב הרוק של המתמטיקה". כי גם אם רעיונותיו על הפרקטלים עדיין לא מתקבלים אצל הקהילה המדעית, מעל ראשם הוא הופך די מהר לאחד המתמטיקאים המשפיעים בהיסטוריה.


הנה סרטון שמסביר זאת היטב:

http://youtu.be/Dm-zy5f4qIo


הדמיון העצמי של פרקטל:

http://youtu.be/9G6uO7ZHtK8


הסבריו של מנדלברוט עצמו:

http://youtu.be/pDajf3PXpNI


ודוגמאות שונות לסט מנדלברוט, שמערב סיבוכיות, הרמוניה ויופי בשימוש בנוסחאות פשוטות:

http://youtu.be/G_GBwuYuOOs

הפרקטל הוא צורה שככל שנביט בה קרוב יותר, נראה את אותה הצורה חוזרת על עצמה בכל קנה מידה. זוהי צורה גאומטרית שמורכבת פנימה, שוב ושוב, מעותקים של עצמה, מוקטנים יותר ויותר. ככל שנתבונן לתוך חלקי הפרקטל, נראה שם תמיד חלקים הדומים לו, כך שכל פרט זעיר בצורה, דומה לצורה המקורית והגדולה ביותר.

בגרפיקה ממוחשבת עושים המון שימוש בפרקטלים. הסיבה היא שנוסחאות מתמטיות קלות יחסית מאפשרות ליצור הרים ומרקמים מורכבים ליצירה בצורה אחרת. גם בפיזיקה משתמשים בפרקטלים למחקרים על תורת הכאוס וכדומה.

בטבע אפשר לראות מבנים שונים שדומים לפרקטלים. מבנים בטבע כמו צורת הכרובית, מבנה העורקים של העלה, התפצלות כלי הדם בגוף, פתית שלג או צורת קו חוף (במיוחד של הפיורדים בנורווגיה) - כל אלה מזכירים מאד את הפרקטלים ומראים שבטבע יש שיטה גם בדברים שאינם מובנים בצורה מתמטית.


הנה סרטון הסבר למושג הפרקטל (מתורגם):

http://youtu.be/Tm0U2VxFd8Q


הסבר מילולי על הפרקטלים - מהתבניות היותר מעניינות שבטבע (עברית):

http://youtu.be/ofA2tBvcbhw?t=3m38s


המתמטיקה של הפרקטלים בסרטון מקסים לפי ז'אנר הסרט האפל (מתורגם):

https://youtu.be/0C75vRVL5lE


הפרקטלים שבטבע:

https://youtu.be/XwWyTts06tU


עוד פרקטלים בטבע:

https://youtu.be/dZM45mfJQ40


להדגמת הרקורסיה הפשוטה, הנה משולש סרפינסקי שלא נגמר:

http://youtu.be/QsMvoui5WlQ?t=10s


ופרקטל מתמטי ללא סוף, בגרפיקה ממוחשבת ואנימציה מוסיקה נהדרים:

https://youtu.be/hRrBnI5L0u8?long=yes

הפנטגון הוא בניין שנבנה בצורת מחומש ומכאן שמו. זהו בית המשרדים הגדול בארלינגטון שבסמוך לעיר הבירה וושינגטון והוא נחשב מבנה המשרדים הגדול בעולם. הפנטגון שנבנה בתחילת שנות ה-40 של המאה ה-20 משמש כמטה משרד ההגנה האמריקאי. כבניין המשרדים הגדול ביותר בעולם הוא איחד מעל 24 אלף עובדים ובמרכזו יש גן עצום מימדים, שאותו מקיף המבנה כולו.

הפנטגון הפך לסמל מוכר של כוחה של ארה"ב, המדינה החזקה בעולם. זו הסיבה שבמהלך מתקפת הטרור הקשה של ה-11 לספטמבר, מתקפת הטרור הגדולה וההרסנית אי-פעם, הותקף גם הפנטגון. במהלך המתקפה התרסק מטוס חטוף לתוך בניין הפנטגון והרס אגף שלם ממנו. רבים נהרגו בפיגוע הזה והפגיעה בבניין משרד ההגנה של אמריקה נתפסה כפגיעה ישירה בביטחון האמריקני ובסמל כוחה של אמריקה.


הנה סרטון שמראה את בניין הפנטגון:

https://youtu.be/2xtlcyCs080


בניין המשרדים הגדול בעולם - הפנטגון מלמעלה:

http://youtu.be/XptkGHmfIWg


סרטון על אירועי ה-11 בפסטמבר בפנטגון:

https://youtu.be/fX0EVRkny_A

ודאי היכרתם או קראתם באאוריקה על הפרקטלים, אותן צורות מתמטיות מיוחדות שהתגלו על ידי חוקר הפרקטלים בנואה מנדלברוט והעסיקו חוקרים רבים מתחילת המאה ה-20.

את הפרקטלים ניתן לזהות בכך שיש להם דמיון עצמי. כלומר, כל חלק בהם דומה לדבר השלם. גם בטבע ישנם לא מעט דברים שאם נביט בחלק קטן מהם נגלה את אותה צורה של השלם - בקנה מידה קטן. וגם בחלק הקטן הזה, אם נביט בעזרת זכוכית מגדלת, נוכל לראות שחלקיו שלו דומים גם הם לשלם וחלק הזה וכך זה יכול להמשיך עוד ועוד פנימה. תמיד אותה צורה ושמה...

אז אומרים לכם שכל כך הרבה פרקטלים יש בטבע ואפשר לראותם כמעט בכל מקום. אבל איפה זה בדיוק בכל מקום?

ובכן, בכרובית, בברקים, בריאות, שרכים, מפלים, בפתיתי שלג, בנימי העלה, בענפי העצים, גבישי הקרח, בענני קומולוס, בכלי הדם שלנו, בבועות סבון, בחופי ים מפורצים של פיורדים נורווגיים או בחופי אגמים כמו אגם נאצר שבמצרים, בשוניות אלמוגים במעמקי הים ועד לגלקסיות הענקיות שבחלל.

כן. בטבע נוכל למצוא צורות רבות שיש להן תכונות פרקטליות. דוגמה מפורטת היא לצלם את אורכו של חוף ים ממטוס ולראות שצורתו דומה מאד לזו שנראה בטיול לאורך החוף, כשנביט בפרטים הקטנים שלו. גם מדידת אורכו של קו החוף תגלה לנו דבר מדהים - אורכו הוא בפשטות אינסופי. זה קורה משום שקנה המידה משפיע על המדידה. אם נחשב אורך חוף מתמונת לוויין נקבל אורך קטן בהרבה מזה שיתקבל אם נמדוד את הדרך שעושה נמלה ההולכת לאורכו. הסיבה היא שהשיפולים והשיפועים שחווה הנמלה בקו החוף מאריכים לה את הדרך בטירוף. זה סוג של פרקטל - הנמלה רואה את צורת קו החוף, שהיא זהה לצורה שמצלם הלווים מהחלל.

פרקטלית היא גם הכרובית למשל. אם נחתוך אותה לאורך, נראה שיש בה התפצלויות שיוצרות המון כרוביות קטנות, שבעצמן מתפצלות כל אחת לכרוביות זעירות, שבכל אחת יש כרוביות מיקרוסקופיות והלאה.

בצורה דומה מתפצלות הריאות שלנו או כלי הדם שבגופנו. אבל אתם לא יכולים להביט אל תוך הלב, אז קחו עלה של עץ או שיח ושימו לב לנימים של העלה. נכון שהם מסתעפים ומתפצלים עוד ועוד, כשמכל נים יוצאים נימים קטנים, שמהם יוצאים נימים זעירים וכך הלאה? - גם בכלי הדם שבגופנו יוצאים כך עשרות כלי דם קטנים מכל אחד, בתבנית החוזרת על עצמה שוב ושוב, עד לנימים זעירים ודקיקים במיוחד.


הנה הסבר הפרקטלים שבטבע:

https://youtu.be/Tm0U2VxFd8Q


שלל פרקטלים טבעיים:

https://youtu.be/4IRLvYOZD8A


עוד פרקטלים בטבע:

https://youtu.be/XwWyTts06tU


ואובייקטים טבעיים שהם פרקטלים:

https://youtu.be/dZM45mfJQ40