
您可能會在計算機屏幕上熱烈地看到一些最可愛的雪花。
拉斐特學院的數學教授克里夫·雷特(Cliff Reiter)可能會分享一個用剪刀和紙製作雪花的孩子的喜悅,但是他對水晶增長的計算機模擬旨在更深入的啟示。他的作品的崇高證明了他在下面的優雅算法中看到的美麗。
Reiter說:“對對稱性與復雜性的並置不是使雪花變得美麗嗎?使用模型或數學論點,簡單起著類似於對稱性的作用。”
但是,通過關注雪花增長,Reiter將自己與巨人隊抗衡。與雪花模擬基準的最接近的是由高級研究所物理學家諾曼·帕克德(Norman Packard)開發的眾所周知的模型,他與著名的物理學家斯蒂芬·沃爾夫蘭(Stephen Wolfram)合作,他是“一種新的科學。 ”
鑑於自然界的自發產生,大多數先前的模型都受到了違反直覺的捲積負擔。雷特(Reiter)同意Packard的觀點,而是一種稱為蜂窩自動機的技術,在該技術中,簡單的規則控制每個像素,因為它增加了現有結構,是理解自然現象的最佳工具。
Reiter解釋說:“在雪花模型中,我像在任何本地模型一樣,在任何一次單元格“只看到”鄰居的狀態時,隨著時間的流逝,信息會進一步傳遞,這允許複雜的行為。” “雪花圖片中的灰色陰影顯示了分支之間越來越多的樹枝耗盡的材料,迫使外在生長。”
他說,相同的原理也可以適用於流體動力學的進一步闡述,漣漪和渦流分支到新的波紋和渦流中,等等。的確,這種方法是沃爾夫拉姆(Wolfram)的書的基礎,他認為這將產生新的宇宙學。但是史蒂文·利維(Steven Levy)人造生活:尋求新的創造“沃爾夫拉姆(Wolfram)的書中突出的帕卡德雪花缺乏真正物品的複雜性。Reiter的雪花更接近Verisirimility,並且僅使用兩個參數。他的作品將出版在《期刊》上混亂,孤兒和分形今年晚些時候。
但是,Reiter並沒有聲稱精確地再現了矽和像素的雪花。此外,為什麼要限制自己?大自然的H2O分子可能會將雪花結合到六角形上,但是計算機不能像輕鬆地產生五角形或八角形雪花嗎?如果他按照晶體規則扮演的規則,這使他的作品具有現實生活中的意義。
雷特說:“用晶格無法進行八倍的輪換。”他補充說,但是有些材料可以用四倍的對稱性生長樹突。不僅如此,還有類似晶結構的東西可能會產生驚喜。
他說:“我使用的模型可以並且已經擴展到了準晶體材料。奇迪亞格王子(Reiter's Student)和我研究了這一點,並製作了一些具有8倍對稱性的增長模式,等等。”現在是時候進行實驗室工作了。
他說:“我很高興看到物理科學家用物理準晶體材料生長這樣的東西。”