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山梨大学の教員による講義

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一部と全体が同じ形? 不思議な「フラクタル」の世界

樹木の枝、雲の形、雪の結晶もフラクタル構造

 全体と一部分が相似な図形を、科学の用語で「フラクタル」と言います。例えば樹木にはたくさんの枝が生えており、太い枝から多くの細かい枝が分岐しています。この枝の「一部」を写真で撮影し、その画像を拡大すると、樹木「全体」と見分けがつきません。このように一部を取り出して拡大すると、全体とよく似た形が現れる構造を、フラクタルな構造と呼びます。
 フラクタル構造は、空に浮かぶ入道雲や、六角形の雪の結晶、巻貝やタコの足など、自然界で多く見られます。しかし、なぜ自然がフラクタル構造を好むのか? 理由はまだ解明されていません。一説では、生物が進化の過程で優れた形を求めた結果、このような究極な形にたどり着いたと考えられています。

サッカーのようなチームスポーツにも出現する

 フラクタル構造は、サッカーのような集団スポーツにも見られます。サッカーでは、両チーム22人の選手それぞれが、自分の意志で自由に動いていると思われがちです。しかし実は、ボールの位置とチーム全体の動きは、フラクタルに支配されています。
 ボールを奪いたい、得点を取りたいという選手の気持ちがせめぎ合った結果、チーム全体の動きが、試合時間の全体と一部で互いによく似てしまうのです。こうしたスポーツのフラクタル性は、サッカーだけでなく、バレーボールやバスケットボールなどでも起こると予想されます。

フラクタル構造を取り入れて豊かな生活を

 フラクタル構造を応用することで、私たちの生活が豊かになるかもしれません。2009年頃から商品化されるようになった「フラクタル日よけ」は、フラクタル構造をした木の葉っぱの生え方を参考に設計され、効率よく太陽からの熱を防ぐ日よけとして話題になりました。このほかにも、ハスの葉の表面にある細かい凹凸が水をはじくことを参考にして、ワックスを使わずに水をはじくフラクタル撥水技術が開発されています。こうした自然の知恵に学ぶフラクタル技術は、これからますます盛んになるでしょう。

この学問が向いているかも 物理学、複雑系科学


生命環境学部 環境科学科 准教授
島 弘幸 先生

先生の著書
メッセージ

 人とのつながりをぜひ大切にしてください。特に高校や大学で出会った人との縁は、ときに一生続くことがあります。人との縁や絆に感謝する習慣をつけると、生き方が豊かになります。また、感謝する相手のしぐさや考え方などに目が向くようになり、自然と視野が広がります。
 自分の好きなことや得意なことが見つからない人は特に、身近な人への感謝を言葉にするとよいです。感謝の気持ちを通して自分の視野が広がることで、新しいきっかけが見つかるかもしれません。感謝することは回り回って、自分の成長にきっとつながるはずです。

先生の学問へのきっかけ

 物理に興味を持ったのは、小学校5年生のときでした。当時の担任の先生が、クラスみんなで考えるような授業を多く行う先生で、物事を考える楽しさが自然と身につきました。また、おじが理科好きだった影響も受けたと思います。
 数学と物理が好きだったので、大学でも物理を研究しました。フラクタル構造との出会いは大学4年のときで、研究室の助教授の専門がフラクタルだったのです。

先輩たちはどんな仕事に携わっているの?

環境/エネルギー/食品/化学/建設/建築設計/鉄道/空運/ソフトウェア/情報処理/自動車/電力・電機/公務員

※夢ナビ講義はそれぞれの先生の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

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