Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Mathematische Unterhaltungen: Nichtperiodische Parkettkunst

Was Physikern als Modellstruktur für Quasi­kristalle dient, machen sich Künstler zu Nutze, um aus der Mischung von Regelhaftigkeit und Undurchschaubarkeit besondere Effekte zu erzielen.
Ein Penrose-Cartwheel

Einige Mathematiker haben sich doch tatsächlich in die fünfte Dimension begeben, um von diesem – sagen wir herausgehobenen – Standpunkt aus etwas ganz gewöhnlich Zweidimensionales zu studieren: die nichtperiodischen Pflasterungen der Ebene mit dieser seltsamen fünfzähligen Symmetrie, die unter dem Namen »Penrose-Pflasterungen« berühmt geworden sind. Der Umweg erweist sich als sehr elegant und öffnet das Tor zu einer umfassenden Theorie der nichtperiodischen Ordnung; zu allem Überfluss kann man auf diesem Weg Tapetenfunktionen konstruieren, die einer echten Pflasterung schon sehr nahekommen. Aber geht es vielleicht auch etwas bodenständiger?

Es geht. Zwei mathematische Hilfsmittel, die ohne expliziten Rückgriff auf höhere Dimensionen auskommen, liefern eine Fülle von Ergebnissen. Das eine ist unter dem Stichwort »Anlegeregeln« bekannt, das andere unter den Namen »Inflation«, »Deflation« und »Substitution«; jedes für sich beschreibt einen Teilaspekt des Werkzeugs.

Nichtperiodische Pflasterungen sind einerseits irgendwie anarchisch in dem Sinn, dass man sich nie darauf verlassen kann, was als Nächstes kommt. Andererseits sind sie überaus regelmäßig, indem dieselben Elemente und auch dieselben Zusammensetzungen aus Elementen immer wieder vorkommen. Dieses Spannungsfeld zwischen Ordnung und Chaos eröffnet auch Künstlern reizvolle Möglichkeiten …

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Schwarze Löcher – Gibt es Singularitäten doch nicht?

Der Mathematiker Roy Kerr fand einen vermeintlichen Fehler in der Beschreibung schwarzer Löcher durch Roger Penrose und Stephen Hawking. Lesen Sie, weshalb seine Argumente nicht stichhaltig sind. Der Asteroid Apophis wird sich im April 2029 der Erde dicht annähern. Die ESA plant mit ihrer Mission RAMSES den etwa 350 Meter großen Gesteinsbrocken zu begleiten. Wir stellen die Initiative „Astronomie als Kickstarter“ in Schulen vor und komplettieren unsere Serie „Der Weg zum Deep-Sky-Foto“ anhand konkreter Arbeitsschritte in Bildbearbeitungsprogrammen.

Spektrum Kompakt – Pi ist überall - Die fabelhafte Welt der Mathematik

Häufiger als man denkt, schleicht sie sich in unseren Alltag ein: Die Kreiszahl Pi spielt nicht nur eine Rolle bei runden Flächeninhalten, sondern auch bei Lebenssimulationen, Streichhölzern oder Billardspielen - und obwohl sie seit jeher fasziniert, wirft ihr Vorkommen noch immer Fragen auf.

Spektrum - Die Woche – Der Tischtennis-Effekt

Steife Muskel, verlangsamte Bewegungen, unkontrollierbares Zittern - und trotzdem Tischtennis-Profi? Was es mit dem Tischtennis-Effekt bei Parkinson auf sich hat, lesen Sie in der aktuellen »Woche«. Außerdem: Eine neue Form von Kohlenstoffatomen krempelt das Konzept der Aromatizität um.

Schreiben Sie uns!

1 Beitrag anzeigen

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quellen

Fang, F. et al.: Methods for calculating empires in quasicrystals. Crystals 7, 2017

Gaenshirt, U., Willsch, M.: The local controlled growth of a perfect Cartwheel-type tiling called the quasiperiodic succession. Philosophical Magazine 87, 2007

Senechal, M.: The Mysterious Mr. Ammann. The Mathematical Intelligencer 26, September 2004

Steurer, W., Arlitt, S.: Kurt Bruckner's view on the Penrose tiling. Structural Chemistry, Juni 2016

Grünbaum, B., Shephard, G. C.: Tilings and patterns. Freeman, 1987
Kapitel 10 »Aperiodic Tilings« gibt die erste vollständige Theorie der Penrose-Pflasterungen.

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.