Nach einer Idee aus mc - Heft von Februar 1991


Erklärung und Beschreibung des Fraktals unten in grauem Kasten. Mit Button "Übernehmen und starten" wird Applet gestartet. Button "Notstopp" stoppt den Aplet (wenn nötig, falls es je nach Browser und Betriebsystem Probleme mit Maus gibt). Button "Restart" startet Applet neu, ohne Werte vom Eingabeformular zu übernehmen, dies ist nützlich bei Zoomen.
Zoomen: Bildausschnitt bei gedrückter linken Maustaste markieren, Button "Restart" klicken, Bildausschnitt wird zu Vollbild.
Eingabeformular enthält einige vordefinierte Werte für Faktoren der universellen Iterationsgleichung, die aktuelle Gleichung wird unter dem Eingabeformular angezeigt. Weitere Erklärung siehe unten.

Vordefinierte Fraktale
Pfefferkuchenmann Muster 1 Muster 2 Stengel Teilchenspur

Xn+1 = F1 + F2 * Yn + F3 * |Xn| + F4 * (Xn2 + F5 ) + sgn(Xn) * F6 + ( |F7 * Xn + F8| )1/2 Yn+1 = F9 + F10 * Xn
Aktuelle Funktion für Iteration:

Java ist nicht aktiv!!! An dieser Stelle steht ein Applet zur Darstellung des Fraktalbildes. Ohne Aktivierung der Java - Faehigkeit kann diese Seite nicht dargestellt werden!
Das bekannteste Fraktalbid - Mandelbrot’s Apfelmännchen - entsteht dadurch, daß Punkte einer komplexen Ebene darauf untersucht werden, wie schnell sie bei wiederholter Iteration ins Unendliche wachsen. Je nach Schnelligkeit des Wachstums wird dem Punkt eine Farbe zugewiesen, bzw. die Punkte, die wahrscheinlich nicht ins Unendliche wachsen, werden einfarbig meist schwarz eingefärbt (das eigentliche Apfelmännchen). Bei Tanz der Zahlen geht man davon aus, daß die komplexe Zahl nicht ins Unendliche wächst, sondern in einem bestimmten Bereich der komplexen Ebene verbleibt. Dort führt Wert der Zahl allerdings mit fortschreitender Iteration ziemlich wilde Sprünge aus. Wenn Spuren dieser Sprünge aufgezeichnet werden, ergeben sich in Abhängigkeit von gewählten Parameter die verschiedenartigste Muster. Um die Bilder schön bunt zu machen, wird nach einer einstellbaren Anzahl der Iterationen eine neue, zufällig ausgewählte, Zeichnungsfarbe gesetzt. Die universelle Iterationsgleichung lautet:
Xn+1 = F1 + F2*Yn + F3*|Xn| + F4*(Xn2+F5) + sgn(Xn)*F6 + (|F7*Xn+F8|)1/2
Yn+1 = F9 + F10*Xn

Durch einsetzen Fn = 0 kann man einzelne Terme "ausschalten" , durch einsetzen eines bestimmten Wertes kommt der entsprechende Term mehr oder weniger stark zu Geltung.

Applet:

Buttons "Verkleinern" verkleinert das Bild entsprechend. (Skalierung der X und Y Achse wird geändert.) Für Vergrößerung kann man den gewünschten Bildausschnitt mit Maus markieren (Startpunkt der Markierung mit Cursor anfahren und bei gedrückten Maustaste markieren.) Button "Restart" ändert nun die Achsenskalierung so, daß der ausgewählte Bildausschnitt zu Vollbild wird.

Die Seite:

Die Seite, insbesondere der Eingabeformular wurde mit Hilfe JavaScript hergestellt, mit JavaScript spart man sich viel Tipparbeit und man kann die Werte von Eingabefeldern recht einfach für den Applet "vorzukauen", d.h. ins richtigen Zahlenformat umwandeln.

Eingabefelder "Startwert X" und "Startwert Y" bestimmen Startwert der komplexen Zahl. Das Feld für Farbindex bestimmt wie oft ein Farbwechsel erfolgt. Nach 10Index Iterationen wird Zeichnungsfarbe gewechselt. Zoomfaktor multipliziert die Grundskalierung der X und Y Achse (Grundskalierung: -200 bis +200), somit wird die Grundgröße des Bildes bestimmt. Je höher der Zommfaktor, desto kleiner erscheint das Bild.

Vordefinierten Fraktale

Pfefferkuchenmann:
Jeder Startwert der innerhalb des Pfefferkuchenmanns liegt erzeugt wiederum einen Pfefferkuchenmann. Startwerte die innerhalb der schwarzen Flächen liegen erzeugen lediglich eine Anzahl von Punkten.
Muster1:
An diesem Bild sind die ausgeprägten Wachstumsschübe interessant. Mit einem Pentium II 300 MHz dauert es etwa 100 sec bis das Muster Größe der Zeichnungsfläche erreicht. Es scheint, daß dieses Muster in seinem Wachstum begrenzt ist. (Allerdings habe ich es nie mehr als 1 Stunde probiert.)
Muster2:
Eine an sich kleine Änderung der Faktoren gegenüber Muster1 bewirkt ein anderes Aussehen und auch ein viel schnelleres Wachstum.
Stengel:
Wiederum eine kleine Änderung der Faktoren, und das Fraktal erinnert auf Querschnitt eines Pflanzenstengels. Das Wachstum ist kontinuierlich, mit steigendem Durchmesser wird es immer langsamer, hört jedoch (angeblich) nie auf.
Teilchenspur:
Erinnert auf Ereignisse der Teilchenphysik. Bei Vergrößerung der einzelnen Linien sieht man, daß sie wiederum aus einer Unzahl Linien zusammengesetzt sind, man muß nur genug lange warten. Eine Linie scheint eine Wahrscheinlichkeit wie oft ein Zahlenwert auftritt auszudrücken, ähnlich wie eine Elektronenbahn eine Wahrscheinlichkeit des Elektronenaufenthalts repräsentiert. Ein Elektron kann man ja auch außerhalb seiner Bahn finden - wenn man lange genug beobachtet.

Zur Erzeugung neuer Muster variiert man die Faktoren. Zum Beispiel bei Pfefferkuchenmann ist es interessant Faktor 3 auf 1.6 zu ändern und Bild dann entsprechend verkleinern. Bei Stengel ergeben sich interessante Effekte, wenn man Faktor 8 auf -10000 ändert.

Falls jemand diese Seite so interessant findet, daß sie abspeichern möchte um off-line mit Fraktalmustern herumexperimentieren, hier kann man das Applet downloaden. (Bei den meisten Browsern wird Applet nicht automatisch mitgespeichert.)
Um die Fraktalbilder zur Weiterverarbeitung als BMP - Datei speichern zu können, kann man hier ein ähnliches Visuel-Basic Programm downloaden.

Allerdings zeigt sich hier Basic von seine weniger guten Seite, denn mit Visual-Basic kann man zwar schnell und bequem Benutzeroberflächen gestalten, an was es bei einem Rechner ankommt, nämlich schnell und präzise zu rechnen, da zeigt sich Basic äußerst schwach. Wenn man sich einmal Rechenergebnisse von Basic und Java numerisch darstellen läßt stellt man fest, daß bei Basic zwei Nachkommastellen fehlen, die werden großzügig weggerundet. Dies ist vernachlässigbar wenn ein Programm zur Zinsenberechnung für Sparbuch von Oma geschrieben wird, bei anspruchsvollen Berechnungen, wie beispielsweise Muster 1, zeigt sich nach fünf Millionen Iterationen (soviel sind notwendig bis die ganze Darstellungsfläche voll ist), daß Basic um mehr als 100% von Java abweicht. Bei Java wird die Darstellungsfläche irgendwann voll, bei Basic wächst das Bild nach erreichen einer bestimmten Größe nicht mehr.