¿Cuáles son las implicaciones filosóficas de la geometría fractal?

Creo que hay preguntas históricas, sociológicas y filosóficas relacionadas con los fractales que vale la pena investigar.

Nuestra comprensión de los fractales nos permite mirar atrás y ver dónde se hicieron suposiciones en matemáticas y ciencias en el pasado.

Por ejemplo, Newton, en sus Principia , asumió implícitamente que todas las cantidades eran diferenciables. Si tenías una partícula en movimiento, tenía una velocidad y una aceleración. Los fractales son imposibles bajo ese supuesto.

Las funciones fueron agradables de esa manera hasta que las series trigonométricas (es decir, las series de Fourier) llegaron en el siglo XVIII cuando Euler y otros comenzaron a usarlas. Las funciones discontinuas se pueden representar mediante series trigonométricas. Todavía no había fractales, pero la diferenciabilidad y la continuidad ya no podían darse por sentadas.

Weierstrass’s creó una función continua, en ninguna parte diferenciable, de 1872 que tiene un gráfico que es un fractal. (Bolzano y Cellérier habían construido los anteriores, pero no los publicaron). Los conjuntos de Cantor y las curvas de Koch fueron luego fractales.

En 1918, Hausdorff definió la dimensión, y eso permitió que las dimensiones fraccionarias permitieran que los diversos ejemplos se agruparan en una sola categoría, es decir, aquellos espacios con dimensión fraccional.

Incluso con esta larga historia, no fue hasta la definición de la palabra fractal de Mandelbrot en 1975, y su reconocimiento de la importancia de los fractales, que los matemáticos y otros comenzaron a considerarlos seriamente. Ahora tienen aplicaciones en muchas ciencias.

Simples figuras geométricas fueron descubiertas hace milenios. ¿Por qué tardó tanto en descubrir los primeros fractales? ¿Por qué se necesita un Mandlebrot para obtener la atención que merecen los fractales?

Entonces, en la vida real real, hay cierto consenso de que los objetos como las líneas costeras son de naturaleza fractal. Por supuesto, no son fractales puros, pero están bien modelados por fractales en varias escalas de magnificación.

Lo que esto significa es que la noción de longitud para las líneas costeras no está realmente bien definida. La longitud no es constante, pero en realidad es una función de la longitud de tu regla: cuanto más finamente mides, más largo parece ser el litoral.

Matemáticamente, Brownian Motion es otro objeto similar a un fractal que también tiene esta propiedad. Muchos otros objetos naturales como ríos y nubes también pueden ser incluidos en esta categoría.

Como señaló Mandelbrot, los fractales son simplemente uno de los primeros pasos en la escala de la rugosidad. En términos de aumento de la rugosidad, tenemos:

  • Funciones constantes
  • Funciones lineales
  • Polinomios
  • Funciones analiticas
  • Funciones suaves
  • K-times funciones continuamente diferenciables (k> 0)
  • ???
  • ???
  • Fractales estrictamente auto-similares.
  • ???
  • Aproximadamente fractales auto-similares
  • ???
  • ???
  • ???
  • ???
  • ???
  • ???
  • ???
  • ???
  • ???
  • ???
  • Funciones continuas
  • ???
  • ???
  • ???
  • Funciones

(El orden real no es total como podría sugerir este gráfico; por ejemplo, considere las clases “funciones continuas y suaves por partes” y “funciones lineales por partes”. Ninguna de las dos contiene la otra).

Tenga en cuenta, en particular, que los objetos suaves y los fractales difícilmente hacen más mella en el panorama general de lo que habíamos hecho antes del estudio sistemático de los fractales. Así que realmente no nos están diciendo nada filosóficamente devastador de la tierra; son solo el siguiente de lo que será una serie interminable de pasos hacia la colonización del infinito abismo. En todo caso, sirven como una advertencia para aquellos que harían suposiciones simplificadoras sin justificación.

Aquí he tomado la “filosofía” para que coincida esencialmente con el woo-woo metafísico, ya que generalmente es el sentido que se usa en relación con los resultados contraintuitivos en ciencia y matemáticas. Si desea tomar una definición más amplia que abarque cosas como la ética y la estética, entonces puede considerar las implicaciones de la vida real de saber que ciertas cosas son de naturaleza fractal. Pero es como decir que las cuestiones éticas que rodean a los accidentes automovilísticos son implicaciones filosóficas de la física de un motor de combustión.