Льюис Фрай Ричардсон
На пути к фрактальной размерности
Льюис Фрай Ричардсон (англ. Lewis Fry Richardson; 1881 — 1953) — английский математик, физик, метеоролог.

Практически во всех книгах о фракталах наиболее значимым, а чаще единственным, описывают закон, открытый английским учёным Льюисом Фраем Ричардсоном.

Ричардсон измерял длину границ или побережья ломаной линией, меняя в сторону уменьшения составляющий её элемент. Результат оказался неожиданным: измеряемая длина возрастает по мере уменьшения единицы измерения и увеличения масштаба карты (иногда этот факт называют «эффектом Ричардсона»). Полученные Ричардсоном результаты
были опубликованы только в 1961 году, через восемь лет после его смерти и послужили толчком к изучению фракталов.

В работе Ричардсона 1961 г. [The problem of contiguity: An appendix of statistics of deadly quarrels] приведён интересный пример Ричардсона о различных значениях длины одной и той же сухопутной границы между Испанией и Португалией. Разница между данными, приведёнными в испанской и португальской энциклопедиях, составляет приблизительно 20 %. Подобная ситуация складывается и с границей между Бельгией и Нидерландами. Очевидно, что несоответствие может быть связано с выбором размера единичного элемента, а «маленькая страна (Португалия) измеряет длину своих границ более тщательно, чем ее большой сосед» [Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы.].

«Бенуа Мандельброт цитирует Ричардсона в известной статье 1967 г. под названием "Какова длина побережья Великобритании?" В этой статье Мандельброт объясняет, что понятие длины для объектов неправильной формы, например, для побережья, не имеет смысла.
Как следствие, математики определили число, которое являлось бы количественной оценкой площади подобных объектов неправильной формы . . . "неэвклидовы" объекты неправильной формы подобного типа часто имеют дробное число измерений».

Мандельброт пишет о жизни Льюиса Ричардсона, что она «необычна – составляющие ее нити разбредаются в разные стороны, и отыскать среди них какое-либо преобладающее направление совсем не просто».

Родился Льюис Ричардсон в 1881 г. в семье квакеров Кетрин Фрай и Дэвида Ричардсона. Окончил Даремский колледж наук (один из колледжей Даремского Университета), где увлёкся метеорологией и квакерским пацифизмом.

Приведём еще несколько цитат из книги Мандельброта:
«Ричардсон, как сообщает его влиятельный современник Дж. И. Тэйлор, был очень интересным и оригинальным человеком, который обо всём имел собственное мнение, почти никогда не совпадающее с общепринятым; часто люди просто не понимали его . . . Ричардсон окончил Кембриджский университет и получил степени бакалавра по физике, математике, химии, биологии и зоологии, так как был не совсем уверен, какую именно карьеру ему следует избрать . . .

По какой-то причине Ричардсон оказался в натянутых отношениях с кембриджской администрацией, и когда много лет спустя ему понадобилась докторская степень, он отказался получать необходимую для этого степень магистра в Кембридже (что обошлось бы ему всего лишь в 10 фунтов). Вместо этого он поступил на общих правах в Лондонский университет, где
он в то время преподавал, разделил скамью со студентами и в возрасте 47 лет получил степень доктора по математической психологии».

Более того, Ричардсона характеризуют как изобретательного экспериментатора. Например, в ранних экспериментах он пытался измерить скорость ветра в облаках, выстреливая в них стальными шариками различного диаметра.

Его монография о предсказании погоды с помощью численных процессов [Weather Prediction by Numerical Process.], впервые опубликованная в 1922 году, была скептически встречена научным сообществом, но через 33 года была переиздана как классическая. Фактически, он первым применил современные математические методы для прогноза погоды.

Было время, когда Ричардсон начал работать в Метеорологической службе. Но так как после Первой мировой войны Метеорологическая служба вошла в состав созданного Министерства ВВС США, Ричардсон принял решение уйти в отставку, как убежденный противник войны. Кроме того, широкую известность приобрели следующие пять строчек из его книги о турбулентности:

На завитках больших пасутся малые,
На малых ещё меньше, пожалуй;
Есть, впрочем, предел уменьшению сему,
Вязкость – достойное имя ему
(в молекулярном, конечно же, смысле).


Уйдя в отставку после многих лет преподавательской и административной работы, Ричардсон полностью посвятил себя изучению психологии вооружённых конфликтов между государствами (этой темой он эпизодически занимался еще с 1919 г.). Он предположил, что существует связь между вероятностью возникновения (или предотвращения) военного конфликта с протяжённостью границы соседствующих государств. В целом, так он и приблизился к тогда еще неведомому понятию «фрактальной геометрии». Умер Ричардсон в Шотландии в 1953 году. И при его жизни это открытие осталось незамеченным.

Источник: Г. М. Вдовина, Д. И. Трубецков "Столетие фрактальной геометрии: От Жюлиа и Фату через Хаусдорфа и Безиковича к Мандельброту". Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
Цикл "Люди науки с Брайаном Коксом": Профессор Джоанна Хей о Льюисе Фрае Ричардсоне
Цикл книг «Фракталы и Хаос»