PARA ILMUWAN TERKEJUT!! TIDAK ADA YANG SEPERTI INI DALAM MATEMATIKA!!
Summary
TLDRThe video script delves into the fascinating world of fractals, a mathematical concept discovered by Benoit Mandelbrot, which reveals the hidden patterns in nature's complexity. From the intricate branching of lungs to the self-similar shapes found in broccoli and leaves, fractals are shown to be not only aesthetically pleasing but also functionally essential for life, such as in oxygen exchange. The script also touches on the application of fractals in various fields, including medicine and the study of market prices, highlighting the profound impact of simple rules in creating complex and efficient designs in nature and human creations.
Takeaways
- 🌿 The human lungs are structured similarly to a tree with numerous branches that taper down to small alveoli, which are crucial for oxygen exchange.
- 🔍 There are approximately 600 million alveoli in the human lungs, which, if fully expanded, would have a surface area comparable to a tennis court.
- 🌐 The concept of fractals, introduced by mathematician Benoit Mandelbrot, reveals underlying mathematical patterns within seemingly chaotic natural structures.
- 🎲 The Chaos Game is a simple yet profound demonstration of how complex fractal patterns can emerge from random processes.
- 💡 Fractals are self-similar patterns that repeat at different scales, a property observed in nature with examples like Romanesco broccoli and tree branches.
- 🌳 The fractal design of the lungs and other organs is not just aesthetic but serves a functional purpose, maximizing surface area for efficient processes like respiration.
- 📈 Mandelbrot's work with complex dynamical systems showed how simple mathematical formulas can lead to intricate and infinite patterns, known as the Mandelbrot set.
- 🌌 Exploring the Mandelbrot set visually is akin to journeying through a dream-like world of endless, repeating patterns that never truly end.
- 🤔 Fractals challenge our intuition that complexity arises from complicated rules, instead showing that simple rules can create complex structures.
- 🏥 Fractal patterns have practical applications, such as aiding doctors in detecting lung diseases by analyzing fractal patterns in lung scans.
- 🌿 The design principles of fractals are not only observed in nature but also inspire human designs and can be applied in various fields such as anatomy, fluid dynamics, and even stock market analysis.
Q & A
What is the significance of the tree-like structure in the human lungs?
-The tree-like structure in the human lungs, with its numerous branches resembling a tree's branches, is significant because it maximizes the surface area for gas exchange. The smallest branches, called alveoli, are where oxygen exchange occurs, and their vast number allows for efficient oxygen intake and carbon dioxide expulsion.
How many alveoli are estimated to be in the human lungs?
-It is estimated that there are around 600 million alveoli in the human lungs, which contribute to the high surface area necessary for efficient respiration.
What is the connection between the tree-like structure in nature and fractals?
-The tree-like structure in nature, including lungs, is an example of a fractal. Fractals are patterns that repeat at different scales, and the self-similarity of these structures is a key characteristic of fractals, as seen in the branching patterns of trees, lungs, and other natural forms.
Who is Benoit Mandelbrot, and what is his contribution to the study of fractals?
-Benoit Mandelbrot was a Polish-born mathematician who discovered the mathematical patterns behind seemingly random and complex shapes in nature, which he termed 'fractals'. His work has had a profound impact on various fields, including medicine, by helping to detect lung diseases through the analysis of fractal patterns.
How does the Chaos Game relate to the concept of fractals?
-The Chaos Game is a simple iterative process that demonstrates the emergence of fractal patterns. By randomly selecting points and connecting them, repeating the process thousands of times can result in complex and self-similar patterns, illustrating how order can arise from chaos, a fundamental principle of fractals.
What is self-similarity, and how does it relate to fractals?
-Self-similarity is a property where a pattern or shape is repeated at different scales. In fractals, this means that the pattern is consistent across various levels of magnification, with smaller instances of the pattern mirroring the larger whole, showcasing the infinite complexity within a finite space.
How does the design of the human lungs as a fractal structure contribute to their function?
-The fractal design of the human lungs allows for a vast surface area within a limited volume, which is crucial for the efficient exchange of oxygen and carbon dioxide. This design enables the lungs to take in oxygen from the air and deliver it to the blood in an effective manner, supporting human life and activity.
What is the significance of the fractal patterns found in nature, and how do they relate to the design of the human body?
-Fractal patterns in nature, such as in the branching of trees and the structure of lungs, are significant because they are efficient designs that support life functions. In the human body, these patterns are not just aesthetic but also functional, optimizing processes like respiration and oxygen distribution.
How can fractals be used in medical applications according to the script?
-Fractals can be used in medical applications to analyze and understand the structure and function of organs like the lungs. The script mentions that Benoit Mandelbrot's work on fractals has helped doctors detect lung diseases by analyzing the fractal patterns present in the lung's structure.
What is the role of fractals in the design of leaves, and how does it benefit the plant and humans?
-Fractals play a role in the design of leaves by creating a complex network of veins that allow water and nutrients to reach every part of the leaf efficiently. This design not only supports the plant's photosynthesis but also contributes to oxygen production for humans, highlighting the interconnectedness and efficiency of natural fractal designs.
How does the script challenge the perception that only regular shapes are perfect or beautiful?
-The script challenges the perception that only regular shapes are perfect or beautiful by illustrating how fractals, which are often irregular and complex, can be found in nature and are integral to the functionality and beauty of natural forms. It suggests that the complexity and irregularity of fractals are part of what makes them perfect in their own way.
Outlines
🌳 Fractals in Nature and the Human Lungs
This paragraph discusses the intricate branching structure of the human lungs, comparing it to a tree with numerous branches that taper down to tiny alveoli, each less than 1mm in diameter. It mentions that there are around 600 million alveoli, which, if fully expanded, would cover an area equivalent to a tennis court. The paragraph introduces the concept of fractals, a mathematical pattern found in nature, discovered by Benoit Mandelbrot. It suggests that fractals are not only visually fascinating but also have practical applications, such as helping doctors detect lung diseases. The script hints at the mathematical foundation of shapes and their importance in various scientific fields, including GPS technology and physics laws.
🎲 The Chaos Game and Self-Similarity in Fractals
The second paragraph delves into the concept of the Chaos Game, a simple yet profound method to illustrate the emergence of fractal patterns. It describes the process of drawing points on a paper to form a triangle and iteratively placing new points halfway between existing ones based on a random selection. The paragraph explains that when this process is repeated thousands of times, a complex and self-similar pattern emerges, resembling a fractal. It uses the example of Romanesco broccoli to demonstrate self-similarity in nature, where each floret of the broccoli resembles the whole. The paragraph also touches on the mathematical exploration of fractals by Benoit Mandelbrot, who recognized the underlying simplicity in seemingly complex natural patterns.
🔍 Exploring Fractal Patterns and Their Applications
This paragraph explores the Mandelbrot set, a complex fractal pattern that arises from a simple mathematical formula. It describes the iterative process of the formula z^2 + c, where c is a complex number, and the resulting patterns that can be visualized when plotted on a graph. The paragraph marvels at the infinite complexity and beauty of the Mandelbrot set, which can be zoomed into indefinitely without end. It also discusses the broader implications of fractals, such as their use in medical imaging, the study of bacterial growth, air turbulence, and even stock market analysis. The paragraph concludes by emphasizing the fractal design of various body organs, highlighting the efficiency and beauty of natural design that supports life.
Mindmap
Keywords
💡Fractal
💡Alveoli
💡Mandelbrot
💡Self-similarity
💡Romanesco Broccoli
💡Complex Dynamical System
💡Chaos Game
💡Iterative Process
💡Imaginary Numbers
💡Mandelbrot Set
💡Natural Design
Highlights
The human lungs are compared to a tree branch with many complex and intricate branches, each narrowing down to tiny alveoli.
The total surface area of the lungs when fully expanded is equivalent to a tennis court.
Mandelbrot discovered mathematical patterns, known as fractals, behind seemingly random natural structures.
Fractals reveal a hidden order within complex, irregular patterns found in nature.
Mandelbrot's work has helped doctors detect lung diseases by understanding fractal patterns.
Mathematics is fundamentally about shapes and forms, not just numbers and symbols.
The Chaos Game is introduced as a simple method to demonstrate the emergence of fractal patterns.
Self-similarity is a key characteristic of fractals, where smaller parts of the pattern are identical to the whole.
Romanesco broccoli is an example of a natural fractal, maintaining the same shape at different scales.
Fractals are not just aesthetic; they serve practical functions in nature, like efficient oxygen exchange in lungs.
Mandelbrot's work on complex dynamical systems and fractals has inspired designs and applications in various fields.
Fractals can be used to analyze the growth of bacteria and air turbulence.
The stock market can also be analyzed using fractal patterns, revealing hidden patterns in economic data.
Many organs in our body are designed with fractal patterns, which are efficient and functional.
Fractals demonstrate that simple rules can give rise to complex structures, challenging our understanding of complexity.
The design of the lungs, leaves, and other natural structures follows fractal patterns to support life.
Fractals show that the beauty and functionality in nature can arise from simple underlying rules.
Transcripts
paru-paru kalian Kalau dibuka seperti
ini mirip seperti ranting pohon dengan
banyak sekali cabang rumit sekali
cabang-cabangnya terus mengecil sampai
kecil sekali yang paling kecil
diameternya kurang dari 1
mm Jumlahnya ada ribuan dan
masing-masing cabang ini terdapat
kantung-kantung Oksigen yang disebut
alveoli jumlahnya kalau di total
mencapai 600 juta alveoli sampai katanya
kalau paru-paru kita direntangkan
seluruhnya permukaannya sama dengan luas
lapangan tenis tapi yang menarik bukan
itu yang paling menarik adalah mengapa
paru-paru kita mirip seperti pohon dan
bukan hanya pohon bentuk yang sama pun
bisa kalian Temukan pada petir aliran
sungai daun-daun dan banyak lagi nah
Mengapa struktur seperti ini banyak
sekali muncul di alam dan sekilas
polanya tampak tidak
teratur tapi kemudian pola ini
dipelajari oleh seorang matematikawan
bernama benwa mandelbrot mandelbrot
menemukan bahwa ternyata di balik pola
acak seperti ini terdapat pola matematis
yang sederhana yang justru
memperlihatkan keteraturan I found the
traces very strong traces I must say of
in that roughness Mendel BR kemudian
menyebutnya
fraktal nah di video ini kita akan bahas
apa itu fraktal dan Bagaimana pola
matematis ini akan membuat kalian
semakin kagum dengan Bagaimana alam ini
didesain bahkan berkat pola matematisnya
Mendel BR berhasil membantu para dokter
mendeteksi penyakit
paru-paru karena itu guys siapkan
akalnya dan siapkan imannya karena kita
akan masuk pada kajian yang bisa membuat
kalian gila
[Musik]
ada yang harus kalian tahu soal
matematika Matematika pada dasarnya
bukan soal angka atau simbol tapi soal
bentuk karena pada akhirnya digunakan
untuk mengukur sesuatu dan itulah yang
dipelajari para filosuf Yunani di
awal-awal perkembangan matematika mereka
mempelajari bentuk seperti pythagoras
yang mengukur sisi miring dari segitiga
siku-siku ribuan tahun yang lalu kita
masih menggunakannya hingga sekarang
tanpa rumusnya para ilmuwan tidak bisa
mengukur jarak di bumi dari satelit yang
sekarang kita gunakan pada GPS karena
GPS sederhananya menggunakan rumus
Pythagoras di episode yang lalu kita
juga sudah membahas tentang Pi pada
lingkaran tanpa Pi para ilmuwan tidak
bisa merumuskan hukum-hukum fisika
karena Banyak fenomena yang itu
melibatkan bentuk lingkaran atau garis
lengkung kita juga sudah membahas
tentang Golden rasio Bagaimana bentuk
alam ini tampak sempurna dan tampak
indah karena rasionya yang unik dan kita
terkagum-kagum dengan Itu masalahnya
adalah kekaguman kita baru sebatas pada
bentuk-bentuk reguler sedangkan
kenyataannya di alam ini lebih banyak
bentuk yang tidak reguler kasar dan
tidak
beraturan awan misalnya atau gunung
tentu gunung tidak bisa disamakan dengan
piramida Apakah piramida lebih sempurna
dari gunung karena Gunung itu bentuknya
tidak beraturan
nanti kita lihat apakah betul
bentuk-bentuk seperti ini tidak
beraturan dan yang tampak hanya
kekacauan tapi sekarang perhatikan dulu
satu hal yang akan membuat kalian
terkejut ada sebuah permainan yang
disebut chaos game permainan yang cukup
sederhana kalian hanya disuruh
menggambar tiga buah titik di atas
kertas membentuk segi tig lalu kalian
sediakan sebuah dadu tiga titik itu
kalian beri angka sat atau dua atau EMP
l atau
[Musik]
en sekarang gambar sebuah titik di mana
saja di antara tiga titik itu secara
[Musik]
acak Nah sekarang kocok dadunya misalnya
keluar angka du maka kalian harus
menggambar titik di tengah-tengah antara
titik awal tadi dengan titik yang sudah
diberi lab angka
dua lalu kalian Kocok lagi dadunya lalu
gambar titik di tengah-tengah antara
titik terakhir dengan titik yang sesuai
dengan angkanya I roll the die this time
it comes with a five so half from my new
point to theig dot Mark and si dan
begitu
seterusnya Tentu saja titik-titik Ini
tidak tampak jadi apa-apa hanya
titik-titik acak itu karena kalian
mengulangnya hanya sedikit tapi ini yang
terjadi kalau kalian melakukannya ribuan
kali menggunakan komputer supaya lebih
[Musik]
cepat kalian lihat titik-titik itu
lama-lama membentuk segitiga yang di
dalamnya ada segitiga di dalamnya ada
segitiga lagi yang di dalamnya ada
segitiga dan seterusnya kalau kalian
teruskan segitiga di dalam segitiga ini
tidak akan pernah berakhir nah fenomen a
ini disebut self similarity artinya pola
setiap segitiga yang ada di dalamnya
walaupun terus mengecil polanya Sama
persis dengan pola segitiga yang besar
artinya polanya terus berulang Tanpa
Batas Inilah yang disebut
fraktal dan kalian saksikan tadi bahwa
pola ini terbangun dari sesuatu yang
kelihatannya
acak inilah yang terjadi di
alam contoh paling jelas adalah brokoli
ini disebut brokoli romanesco kalau
kalian potong salah satu tunasnya
bentuknya akan sama dengan brokoli yang
utuh Begitu pun kalau kalian potong
Tunas di dalam
tunasnya very Inter if Cut with Sharp
Knife one of the FL culifer and look at
it separately you think whole
cauliflower smaller and then you cut
again again again again again
again pola inilah yang juga sebenarnya
terdapat pada daun ranting
pohon termasuk paru-paru kita bagian
paling menariknya adalah pola ini
dipelajari secara matematis dan salah
seorang yang melakukannya adalah orang
ini benw
mandelbrot I got involved many years ago
in the study this form of complexity and
to my amazement I found traces very
strong traces I must say of
in that
mand BR adalah matematikawan kelahiran
Polandia menurut biografinya saat dia
kecil dia melewatkan pendidikan dasarnya
selama 2 tahun sehingga dia belajar
matematika secara
otodidak Justru karena itulah dia punya
kemampuan unik dibanding anak yang lain
bisa mengenali pola yang tidak dilihat
orang
lain pada tahun 7-an dia bekerja di IBM
dan karena dia bekerja di IBM Dia
mendapat akses pada ter tercanggih pada
saat itu sehingga dia bisa
menggunakannya untuk mempelajari satu
cabang dari matematika yang disebut
complex dynamical system studi yang
mempelajari sifat dinamis dari sebuah
fungsi matematis ini dipelajari dalam
matematika karena alam itu sifatnya
dinamis tidak seperti ciptaan manusia
yang statis
ma as m How that SP how
kajian dinamika Kompleks ini tidak
sekompleks namanya kalian hanya perlu
melakukan iterasi pada sebuah fungsi
matematis misalnya z^ kalau kalian
masukkan nilai awalnya 7 Maka hasilnya
49 49 dimasukkan kembali hasilnya
2.401 2.401 dimasukkan kembali hasilnya
r5.764.801 dan seterusnya dengan cepat
hasilnya akan membengkak menuju infinti
lalu kalian coba dengan angka 1 Maka
hasilnya tetap sat Tidak berubah
walaupun diulang berkali-kali kalian
coba lagi misalnya 0,9 hasilnya akan
berbeda Nah kalau kalian petakan
menggunakan komputer pada semua range
angka maka kalian akan lihat Bagaimana
fungsi matematis ini berubah-ubah secara
dinamis padahal ini hanya sebuah rumus
sederhana z^ nah mandel Brot
melakukannya pada rumus z^ + C hanya
ditambah C tapi C ini adalah angka
imaginer silakan Kalian cari tahu
sendiri apa angka imaginer yang pasti
mandel Brot melakukan iterasi pada rumus
ini dan memplotnya pada sebuah diagram
di mana Garis horizontalnya adalah angka
real sedangkan vertikalnya adalah angka
imaginer lalu dia mencari angka-angka
yang hasilnya tidak membengkak menuju
Infinity awalnya tampak acak seperti
geos game tadi tapi dengan kemampuan
komputernya IBM pada saat itu sesuatu
yang ajaib terjadi
inilah bentuk yang didapatkan mand Brad
sebuah bentuk yang sangat menakjubkan
dan tidak ada seorang pun yang menyangka
hasilnya akan seperti
[Musik]
[Musik]
ini yang menak dari Man broad set ini
adalah kalau kalian Zoom terus-terusan
kalian akan menemukan bentuk-bentuk yang
indah dan kompleks dan tidak ada
ujungnya di beberapa Sisi kalian akan
menemukan pola yang sama
berulang-ulang tapi di sisi-sisi yang
lain Kalian juga akan menemukan
pola-pola yang lain yang tidak
terpikirkan itu
[Musik]
ada sehingga menjelajahi m Brad set ini
seperti masuk ke alam mimpi
dan kalian harus ingat bahwa semua ini
didapat dari rumus yang sangat
[Musik]
sederhana diilah mandel berkesimpulan
bahwa sesuatu yang tampaknya rumit danos
sesungguhnya terdapat keteraturan di
dalamnya yang itu berawal dari sesuatu
yang sederhana
we tend to ask Where did they come from
there is something in our Heads that
says complexity does not Arise out of
simplicity it must Arise from something
complicated but what the mathematics in
this whole area is telling us is that
very simple rules naturally give rise to
very complex
[Musik]
objects intinya alam ini sudah by
Design kalau tidak Bagaimana mungkin
manusia bisa mempelajarinya secara
matematis Bahkan bukan hanya
mempelajarinya tapi juga menirunya
banyak desain yang dibuat manusia yang
terinspirasi dari
fraktal Manel broad sendiri bisa
membantu para dokter untuk mempelajari
penyakit paru-paru melalui pola faktal
surprisingly enough amazingly enough the
anatomist had a very po idea of the
structure of the until very recently and
I think that my mathematics
[Musik]
fral bisa digunakan untuk menganalisa
pertumbuhan bakteri fraktal juga bisa
digunakan untuk menganalisa turbulensi
udara bahkan mungkin kalian tidak akan
menyangka bahwa fraktal bisa digunakan
untuk menganalisa pasar saham Well
actually I Started enough studing market
prices for years people
yang paling ajaib dari semuanya adalah
fraktal yang ada di tubuh kita banyak
organ tubuh kita yang didesain secara
fraktal Jangan kira pola fraktal ini
tidak ada fungsinya kalau paru-paru kita
tidak didesain secara fraktal tidak
mungkin kita bisa menghirup Oksigen yang
cukup untuk hidup all Little branches
take up theume that your lungs have
with a limited volume that They're in
that has a humongous Surface area that
actually allows the air from the outside
to come in and be Put into our Blood in
a really really efficient way So This is
why we can actually You know kind of
Move Around and jump and go because we
have an amazing capacity to get oxygen
from the air into our Blood
[Musik]
fungsi yang sama juga terdapat pada daun
Mengapa tulang daun didesain secara
fraktal supaya air bisa menjangkau
seluruh tubuhnya dan bisa memproduksi
oksigen untuk
manusia jadi pada akhirnya semuanya
didesain Untuk mensupport kehidupan
manusia dan semuanya didesain
menggunakan aturan dengan mengikuti
aturan walaupun tampak sederhana akan
tercipta keindahan yang mungkin tidak
kalian sangka
sangka Bukankah hidup manusia pun
harusnya seperti itu
[Musik]
تصفح المزيد من مقاطع الفيديو ذات الصلة
Is God A Mathematician? - Fractal Geometry of Nature
How fractals can help you understand the universe | BBC Ideas
Why trees look like rivers and also blood vessels and also lightning…
Nature's Number By Ian Stewart Chapter 1: Natural Order
Science Finds the 'Mind of God'—Atheists Can't Explain This!
NATURES MATHEMATICS-part-2 1080p HDTV DOCUMENTARY
5.0 / 5 (0 votes)