2014 [知識列車 – 我的學思之旅] 活動側寫:第六站 南澳高中 陳義裕 教授 分享 『我的學思之旅 :碎形-奇怪的形狀,無窮的應用 』

[2014 知識列車 – 我的學思之旅] 活動側寫報導

第六站 2014/05/08  宜蘭縣立南澳高級中學
講師: 國立臺灣大學物理學系 陳義裕 教授
講題:我的學思之旅 :碎形-奇怪的形狀,無窮的應用

活動側寫 –  范庭瑜  [宜蘭縣立南澳高級中學  高二忠班]       審訂 – 臺大科教中心

今天參加了 臺大科教中心 主辦的 『2014 知識列車 – 我的學思之旅』活動,聆聽了臺大物理系陳義裕教授的演講,使我對科學方面的技術有了更深一層的認識。雖自覺對科學、物理等方面的知識沒有很充足,但在今天這一場演講中,依然深深體悟到科學及物理真的對我們的生活密不可分

這一場演講主要是在介紹「碎形」這個形狀,乍聽之下一開始會覺得大概是許多破碎的形狀之類的,然而實際上它是指一個物體被分成好幾個部分,每一個部分被放大之後會跟原來的物體有著相似的形狀,雖然不是完全一模一樣,但大致上是相似的,我們稱之為「自相似性」。這樣的形狀我們可以在腎臟靜脈發現,因為碎形是平滑曲面且不穩定的形狀,而且喜歡長出分支,因此不僅在靜脈可以找到,甚至連天上的浮雲也是碎形。不只如此,動力學的渾沌軌跡也被發現可能藏在碎形結構裡。

看到這裡,有沒有覺得這世界真是奧妙呢?

一個碎形竟然有千變萬化的表現方式,比我們平常學的三角形等的幾何圖形還厲害,而且還有這麼多的用途。

不過雖然自相似性有一定的規律,卻不是數學嚴格的相似形,因此我們還會用碎形維數來得到實際的數據。

而碎形裝置被使用在許多地方,像是抽象畫真假的判斷,電影中虛擬的建物和音樂廳裡的吸音裝置等。其中影響人類最大的,大概就是用來研判阿茲海默症的病情演化的這項功能,利用碎形高低起伏的特性,讓碎形維數找出和之前形狀不同的地方,進而評斷患者的病情是否好轉或有惡化的趨勢。這個碎形裝置不僅對醫學上有貢獻,對於藝術方面也帶來許多幫助,像是先前提到抽象畫真假判斷即是如此,我們只要利用碎形裝置找出那件作品的自相似性即可判斷真偽,不需要從作品上採集樣本,讓作品可以更完整的被保存起來。

看完碎形的概略介紹後,是否有些疑問呢?

既然碎形裝置是個這麼好的東西,為何我們以前從沒聽過呢?

我想大概是因為這個裝置的使用通常在一些我們不常接觸的領域吧!況且我們也不常去認識了解這些事務,可是聽完這場演講後,我突然發現我們身邊便利的東西,舉凡大自然的產物到人造的科技,都與碎形息息相關,也許這個形狀對大多數人來說太過陌生,也太過抽象,可是我相信大家應該都看過萬花筒吧,當你第一次看到萬花筒時,是否對萬花筒裡頭的形狀感到好奇呢?那千變萬化的形狀總是讓人看得眼花撩亂,卻又捨不得放下,經過今天的講座之後,我發現裡面形狀的設計大概與碎形有異曲同工之妙吧!雖然不知是否正確,不過就我目前學到的東西來說,也只有碎形可以解釋萬花筒的奧妙。


對於碎形,我從一無所知到漸漸有了概念,全都得感謝陳義裕教授今天帶來的講座,希望今後還可以有類似的活動,讓我學到更多不一樣的東西,也讓我對於周遭的科技有更深的了解!

Comments are closed.