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Chapter 4 · Exploring Some Geometric Themes

कला में fractals: मंदिर, कपड़ा और print, जो पूरी आकृति को छोटे scale पर दोहराकर बने हैं

Fractals11 मिनट

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किसी पत्थर के शिखर, बुने हुए कंबल और छपे हुए चित्र में एक ही विचार है: पूरी चीज़, फिर से, छोटी होकर। पर हर दोहराव ऐसा नहीं होता, 8 में से 6 ढाँचे कुछ दोहराते हैं, और जाँच में सिर्फ़ 3 पास होते हैं।

मुख्य idea

मंदिर, कंबल और print ऐसी सतहें नहीं हैं जिन पर कोई motif लगा दिया गया हो — वे उसी नियम से बने हैं जिसने उनकी अपनी रूपरेखा भी बनाई, इसीलिए आँख उन्हें "फिर से पूरी चीज़, बस छोटी" की तरह पढ़ती है। इससे self-similarity सजावट नहीं, बनाने का एक तरीक़ा बन जाती है, और इसका एक ऐसा नतीजा है जिसे आप जाँच सकते हैं: अगर नियम सच में अपने ऊपर ही लगना है, तो एक स्तर जानकर आप अगले का अनुमान लगा सकते हैं। §4.1 के गणितीय fractals नियम को हमेशा चलाते रहते हैं; कलाकृतियाँ उसे तीन-चार बार चलाकर रुक जाती हैं, क्योंकि पत्थर, धागे और स्याही, हर एक का एक सबसे छोटा निशान होता है। ख़याल वही है; बस steps की गिनती अलग है।

आपको क्या आना चाहिए

  • किसी photograph या कपड़े पर हिस्से को बड़ा करने वाली जाँच लगाइए और तय कीजिए कि बनावट self-similar है या नहीं
  • Khajuraho के मंदिर में पहचानिए कि पूरी आकृति की भूमिका कौन निभाता है और प्रति की भूमिका कौन
  • किसी दी हुई कलाकृति में दिखने वाले nesting के स्तर गिनिए और बताइए कि उस गिनती को क्या सीमित करता है
  • समझाइए कि कोई भौतिक वस्तु fractal का हमेशा सिर्फ़ एक सन्निकटन ही क्यों हो सकती है
  • tiling को fractal से अलग कीजिए, यह जानते हुए कि दोनों एक इकाई दोहराते हैं
  • Fulani कंबल की बनावट को एक के भीतर एक diamonds की तरह बताइए और कहिए कि कौन-सा गुण उसे सिर्फ़ pattern वाला नहीं, self-similar बनाता है
  • भारतीय मंदिर स्थापत्य में fractal बनावट की उम्र के बारे में दावा chapter की अपनी सावधानी के साथ बताइए
  • एक आकृति और रखने का एक नियम चुनकर एक छोटा self-similar अलंकरण बनाइए, और उसे दो स्तर तक चलाइए

जानने लायक़ शब्द

शब्दएक पंक्ति में अर्थहिंदी / क्षेत्रीय समकक्षपहली बार कहाँ
fractalऐसी आकृति जिसके हिस्से, बड़ा करने पर, पूरी आकृति दोहराते हैंप्रभाजीइसी chapter में छपा (Part II, §4.1, p.70)
self-similarऐसे हिस्सों वाली जो पूरी आकृति की scaled प्रतियाँ होंस्वतःसमरूपइसी chapter में छपा (Part II, §4.1, p.70)
tilingकिसी सतह को दोहराई गई आकृतियों से ढकना, बिना ख़ाली जगह छोड़े और बिना एक-दूसरे पर चढ़ेटाइलिंगइसी chapter में छपा (Part II, §4.1, p.75)
scaleमूल के मुक़ाबले वह size जिस पर प्रति बनाई जाती हैमापक्रमइसी chapter में छपा (Part II, §4.1, p.70)
templeवह बनी हुई इमारत जिसे chapter अपने सबसे पुराने उदाहरण की तरह इस्तेमाल करता हैमंदिरइसी chapter में छपा (Part II, §4.1, p.74)
printgraphic कला की एक कृति, वह रूप जिसमें Escher काम करते थेछापाचित्रइसी chapter में छपा (Part II, §4.1, p.75)
level of nestingप्रति-के-भीतर-प्रति वाला रिश्ता कितनी बार दिखता हैनेस्टिंग स्तरइस पाठ का शब्द; chapter nesting को शब्दों में बताता है और उसे कोई नाम नहीं देता
approximationएक सीमित construction जो कभी ख़त्म न होने वाले construction की जगह खड़ा होता हैसन्निकटनइस पाठ का शब्द, इस chapter में नहीं छपा
motifसजावट की एक इकाई जो दोहराई जाती है पर उसके भीतर पूरी आकृति की प्रतियाँ नहीं होतींअभिप्रायइस पाठ का शब्द, यहाँ सिर्फ़ यह नाम देने के लिए कि fractal क्या नहीं है; इस chapter में नहीं छपा

Hindi column में standard Hindi गणितीय शब्दावली दी गई है। Ganita Prakash कक्षा 8 का Hindi संस्करण नहीं देखा गया, इसलिए इन शब्दों को standard शब्दावली मानें, उस संस्करण के ठीक-ठीक शब्द नहीं।

लोग कहाँ चूकते हैं

  • "मंदिर पर एक pattern तराशा हुआ है।" self-similarity इमारत के ढाँचे में है — इमारत की अपनी आकृति में — सतह की सजावट में नहीं। किसी सादे डिब्बे पर तराशा गया pattern बिल्कुल भी self-similar नहीं होगा।
  • "कोई भी दोहराया गया अलंकरण fractal है।" अगल-बगल दोहराना tiling है। भीतर दोहराना self-similarity है। कंबल ठीक इसीलिए दिलचस्प है कि वह दूसरा वाला करता है, और diamonds के भीतर diamonds के बारे में chapter का अपना वाक्य ही फ़र्क़ को चिह्नित करता है।
  • "Escher की tilings fractals हैं।" chapter इन्हें अलग रखता है: tiling उनके काम का एक विषय है, fractals दूसरा। Smaller and Smaller fractal वाला है क्योंकि उसमें वही आकृति छोटे scale पर फिर आती है, सिर्फ़ दोहराई नहीं जाती।
  • "पन्ने पर छपा print Escher का है।" उसे उनकी कृति से प्रेरित बताया गया है। इसमें ग़लती एक साथ तथ्य की ग़लती भी है और श्रेय की भी।
  • "असली वस्तुएँ fractals हैं।" कोई भौतिक वस्तु नहीं हो सकती, क्योंकि हर सामग्री का एक सबसे छोटा बन सकने वाला निशान होता है। वे fractal construction के सीमित गिनती वाले स्तर हैं, जो एक अलग और कमज़ोर दावा है — और ईमानदार दावा।
  • "भारतीय मंदिर सबसे पुरानी fractal कला हैं।" chapter perhaps कहता है, और जो व्याख्या यह सावधानी हटा देती है उसने ऐसे दावे को मज़बूत कर दिया है जिसे करने से textbook ने इनकार किया।
  • "आगे क्या आता है यह जानने के लिए drawing चाहिए।" नियम चाहिए। नियम दिया हो तो अगला स्तर तय है; सिर्फ़ दो स्तरों की drawing दी हो तो नहीं। यही section-11 का असली हासिल है और यही वजह है कि यह topic सराहना नहीं, गणित है।
पूरा transcript1,704 शब्द

लोग ऐसी आकृतियाँ बहुत पहले से बना रहे हैं, इनके लिए कोई शब्द बनने से भी पहले। शायद इनमें सबसे पुरानी, जो आज भी खड़ी हैं, मंदिरों के शिखर हैं, और इस वाक्य में शायद शब्द सचमुच काम कर रहा है। क्योंकि इस दावे को पक्का करने लायक कोई पूरी सूची किसी के पास नहीं है। शिखर को ऐसा बनाने वाली चीज़ उस पर की गई नक्काशी नहीं है, बल्कि इमारत का अपना आकार है।

शिखर ऐसे छोटे शिखरों से बना है जिनकी बाहरी शक्ल वही है, और उनमें से हर एक पर और छोटे शिखर हैं। किसी दूसरी परंपरा का एक बुना हुआ कंबल यही काम diamond से करता है, diamond के अंदर diamond, उसके अंदर फिर diamond। और एक छापे में, आपस में फँसी वही आकृतियाँ बीच की ओर छोटी होती हुई बार बार लौटती हैं। पत्थर, धागा और स्याही, सामग्री अलग, पर विचार एक, और ये video उसी विचार के बारे में है।

शुरुआत उस शब्द से करते हैं जो सबसे ज़्यादा उलझन पैदा करता है, दोहराना। इसके 2 बिल्कुल अलग मतलब हो सकते हैं, और उन्हें अलग पहचानना ही इस पूरी बात का सार है। किसी चीज़ को उसके बगल में दोहरा सकते हैं, जैसे किनारी पर एक जैसे diamond की कतार, हर एक पूरे आकार का, किसी के अंदर कुछ नहीं। या किसी चीज़ को उसके अंदर दोहरा सकते हैं, एक diamond, जिसके अंदर छोटे diamond, और उनमें से हर एक के अंदर और छोटे।

दोनों दोहराना ही है, पर हमें जिसकी तलाश है वो सिर्फ़ दूसरा वाला है। बगल में रखना, या अंदर रखना, आगे की पूरी बात इसी फ़र्क से निकलती है। तो ये रही एक जाँच, जिसे सचमुच चलाया जा सकता है, किसी अंदाज़े की जगह। पहला कदम, उस चीज़ के किसी एक हिस्से पर घेरा बनाइए। फिर उस हिस्से को इतना बड़ा कीजिए कि वो पूरी चीज़ जितना हो जाए। अब उसे देखकर तय कीजिए कि सामने क्या है।

अगर सामने फिर से पूरी चीज़ है, तो वो जाँच में पास है। और अगर सामने कुछ और है, तो वो जाँच में फ़ेल है। घेरा, बड़ा करना, और मिलान, पूरी जाँच बस इतनी ही है। इसे diamond वाली किनारी पर चलाइए, एक diamond घेरिए, बड़ा कीजिए, तो सामने एक diamond है। पर किनारी तो एक कतार है, और diamond कतार नहीं है, तो किनारी फ़ेल। अब इसे अंदर अंदर बने diamond पर चलाइए, एक छोटा diamond घेरिए और बड़ा कीजिए, तो सामने वही diamond है जिसके अंदर छोटे diamond हैं।

यानी फिर से पूरी चीज़, तो ये पास है। कागज़ पर आकार वही, पर जवाब उल्टे। इस जाँच से 8 ढाँचे गुज़ारें, तो उनमें से सिर्फ़ 3 पास होते हैं। बाकी 5 की खास बात ये है, कि लोग उन्हें अक्सर fractal कह देते हैं, और उनमें से एक भी fractal नहीं है। पहले मंदिर के शिखर को लेते हैं। उसके किनारे पर खड़े छोटे शिखरों में से एक को घेरिए।

उसे बड़ा कीजिए, तो उसकी बाहरी शक्ल पूरे शिखर की शक्ल है, वही ढलान, वही सीढ़ीनुमा बनावट। तो शिखर पास है, और जो पास हुआ वो है उसकी बनावट, पत्थर का अपना आकार। ये ज़रूरी है, क्योंकि इससे वो मतलब कट जाता है जिस तक ज़्यादातर लोग सबसे पहले पहुँचते हैं। एक सादा डिब्बा, जिस पर सुंदर नक्काशी हो, वो ये चीज़ नहीं है। वहाँ नक्काशी सतह पर है, जबकि यहाँ इमारत खुद ही नक्काशी है।

कंबल पर यही जाँच धागे के साथ चलती है। बुने हुए कपड़े में एक diamond घेरिए। उसे बड़ा कीजिए, तो वो सादा diamond निकलता ही नहीं, वो ऐसा diamond है जिसके अंदर छोटे diamond हैं। उनमें से एक को घेरिए, तो फिर से वही जवाब मिलता है। इसलिए उस कंबल की खास बात ये नहीं कि उस पर diamond बने हैं। खास बात ये है, कि उसके diamond खुद diamond से बने हैं।

अब एक जाल, क्योंकि एक आसान पर गलत जाँच है, और लोग अक्सर उसी को चुनते हैं। गलत जाँच ये है, कि क्या इसके अंदर छोटी नकलें हैं? एक सादा डिब्बा लीजिए, जिसके सामने वाले हिस्से पर छोटे फूल खुदे हैं। बड़े आकार के अंदर छोटे आकार, तो ये उस जाँच में आराम से पास हो जाता है। पर एक फूल घेरिए और बड़ा कीजिए, तो सामने एक फूल है, डिब्बा नहीं।

इन 8 में से 5 के अंदर छोटी चीज़ें हैं, और self-similar उनमें से सिर्फ़ 3 हैं। दोनों जाँचें 6 ढाँचों पर एक जैसा जवाब देती हैं और 2 पर अलग, और वो 2 दोनों खुदे हुए डिब्बे हैं। अंदर छोटी चीज़ें होना सजावट की पहचान है, ये वो चीज़ नहीं जिसकी हमें तलाश है। एक दूसरी गलत जाँच भी है, जो और भी आसान लगती है, कि क्या ये कुछ दोहराता है?

देखिए, 8 में से 6 ढाँचे कुछ न कुछ दोहराते हैं, और self-similar सिर्फ़ 3 हैं। ये जाँच और असली जाँच 5 पर मिलती हैं और 3 पर अलग, किनारी, tiling, और फिर वही खुदा हुआ डिब्बा। एक tiling किसी सतह को एक ही आकार से बार बार ढकती है, न कोई खाली जगह, न एक के ऊपर एक, और हर टुकड़ा एक ही आकार का। एक टुकड़े को बड़ा कीजिए, तो सामने बस एक टुकड़ा है, पूरी tiling नहीं।

इन 8 में से 2 ढाँचे अपनी नकलें बगल में पूरे आकार में रखते हैं, और उन दोनों में से कोई पास नहीं। छापे की छोटी होती आकृतियाँ बिल्कुल अलग चीज़ हैं, और फ़र्क बस एक शब्द का है। वहाँ आकृतियाँ छोटी होकर लौटती हैं, अंदर, बगल में नहीं। जाँच के बारे में एक बात और, उसे हर हिस्से पर चलना चाहिए, किसी एक पर नहीं। मान लीजिए एक शिखर है, जिसके 3 हिस्सों में से 2 छोटे शिखर हैं, और तीसरा एक खुदा हुआ फूल।

पहला हिस्सा घेरें, तो शिखर मिलता है, पर तीसरा घेरें, तो फूल। तो वो शिखर फ़ेल है, ज़्यादातर हिस्से पास हैं, पर ज़्यादातर काफ़ी नहीं। जो 3 ढाँचे पास हुए, उनमें से हर एक के 4 में से 4 हिस्से फिर से पूरी चीज़ ही हैं। इन सबके नीचे एक ही निर्देश है, और उसे धीरे धीरे समझना ज़रूरी है। एक आकार चुनिए, फिर तय कीजिए कि नकलें कहाँ जाएँगी, और वो कितनी छोटी होंगी।

फिर यही निर्देश हर उस नकल पर लगाइए जो अभी अभी बनी। ये आख़िरी हिस्सा ही पूरी बात है। ये नहीं कि कुछ बड़ी नकलें रख दीं, और फिर अपनी मर्ज़ी से कुछ छोटी। बल्कि ये, कि पूरी चीज़ के साथ जो किया, वही हर नकल के साथ कीजिए, और फिर हर नकल की नकल के साथ। इसी तरह एक निर्देश ऐसी आकृति बना देता है जिसे किसी ने बैठकर खींचा नहीं।

बनाने वाला एक नियम चुनता है, और चित्र उस नियम से अपने आप निकलता है। अब एक बनाकर देखते हैं, एक triangle लीजिए। नियम ये है, हर भुजा के बीच में उसकी एक नकल, आधे आकार की, यानी 3 नकलें। पहले दौर में 3 नकलें आती हैं, और दूसरे दौर में हर नकल पर 3, यानी 9 नकलें। तो 1 जमा 3 जमा 9, कुल 13 टुकड़े, और वो भी 3 अलग अलग आकारों में।

आकार हैं पूरा, आधा, और चौथाई, और अगले दौर में 1 बटा 8 आकार वाले टुकड़े आएँगे। चित्र में अलग अलग आकार गिनिए, तो पता चलता है कि कितने दौर चले, क्योंकि हर दौर एक नया आकार जोड़ता है। गिनती हर स्तर पर जोड़कर करें या सूत्र से, 5 में से 5 नियमों पर, 7 में से 7 स्तरों तक, जवाब एक ही आता है। अब समझिए कि ये सिर्फ़ शब्दों का खेल क्यों नहीं है।

मान लीजिए किसी दूसरे ने बिल्कुल यही चित्र किसी और तरीके से बनाया। उसने 3 आधे आकार की नकलें रखीं, फिर 9 चौथाई आकार की, और रुक गया, क्योंकि उसे बस इतना ही बनाना था। टुकड़े दर टुकड़े और आकार दर आकार, दोनों चित्र हूबहू एक जैसे हैं, 13 टुकड़े, 3 आकार। पर दोनों को एक दौर और चलाइए, तो पहले में 40 टुकड़े हैं 4 आकारों में, और दूसरे में अब भी 13 टुकड़े, 3 आकारों में।

फ़र्क है 27 टुकड़ों का, और उनमें से हर एक 1 बटा 8 आकार का है। और दूसरे से स्तर 4 या स्तर 10 माँगिए, तब भी उसके पास 13 ही टुकड़े हैं। देखिए, 7 में से 3 स्तरों पर दोनों मिलते हैं, और बाकी 4 पर नहीं। यानी 2 स्तरों का चित्र तीसरे स्तर को तय नहीं करता, ये काम नियम करता है। तो असली पत्थर या धागा आख़िर रुक क्यों जाता है?

क्योंकि किसी भी सामग्री का एक सबसे छोटा निशान होता है, छेनी का सबसे छोटा कटाव, करघे का सबसे पतला धागा, छापे का सबसे छोटा बिंदु। मान लीजिए सबसे छोटा निशान पूरी चीज़ का 1 बटा 10 है, तो आधे आकार की नकलों से 3 स्तर बनते हैं, और 1 बटा 3 आकार से 2 स्तर। निशान 1 बटा 100 हो, तो यही गिनती 6 और 4 स्तर हो जाती है।

निशान 1 बटा 1000 हो, तो 9 और 6 स्तर। सामग्री 100 गुना बारीक कर दें, 1 बटा 100 से 1 बटा 10000 तक, तो भी आधे आकार पर बस 7 स्तर और जुड़ते हैं, और 1 बटा 3 आकार पर सिर्फ़ 4 स्तर। और ठीक निशान जितनी नकल भी बन जाती है, 1 बटा 8 के निशान पर आधे आकार से पूरे 3 स्तर बनते हैं। यानी सामग्री कितनी भी अच्छी हो जाए, स्तर धीरे धीरे ही आते हैं।

गणित में कोई सबसे छोटा निशान होता ही नहीं, और model और असली चीज़ के बीच का पूरा फ़र्क बस यही है। अब नियम की एक संख्या बदलिए, 3 की जगह 4 नकलें, और हर एक 1 बटा 3 आकार की। तो गिनती चलती है 1, फिर 5, फिर 21, फिर 85 टुकड़े। विचार वही रहा, पर बनी हुई चीज़ बिल्कुल अलग है। पहले वाले नियम को स्तर 10 तक चलाइए, तो वो 88,573 टुकड़े रख चुका होता है, बिना किसी परेशानी के।

जबकि 1 बटा 100 के निशान वाली सामग्री, 1 बटा 3 आकार पर, स्तर 4 पर ही रुक जाती है। नकलें जितनी छोटी, सामग्री उतनी जल्दी रुकती है, आधे से 1 बटा 5 तक, 6, 4, 3, और फिर 2 स्तर। पत्थर तराशने वाले, बुनकर और छापने वाले ने एक ही निर्देश उतनी दूर तक चलाया जितनी उनकी सामग्री ने इजाज़त दी, और फिर रुक गए। इसलिए नहीं कि विचार ख़त्म हो गया, बल्कि इसलिए कि पत्थर ख़त्म हो गया।

यह कहाँ बैठता है

यह उन notes से लिया गया है जिनसे हर video बनी है, पढ़ने के क्रम से नहीं — ये वे ideas हैं जिन पर यह टिका है, और वे जो आगे चलकर इस पर टिकते हैं.

किस पर टिका है

इसके ठीक पहले और ठीक बाद

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