Математики обнаружили мягкие клетки — новый класс форм в природе

Недавние исследования выявили мягкие клетки, уникальные формы, которые встречаются в природе.

Камеры раковины наутилуса можно описать с помощью 3D-мягких клеток.

Реклама

Недавние математические исследования раскрыли новый увлекательный класс форм, известных как «мягкие клетки». Эти формы, характеризующиеся закругленными углами и заостренными кончиками, были идентифицированы как распространенные в природе, от замысловатых камер раковин наутилусов до того, как семена располагаются внутри растений. Эта новаторская работа углубляется в принципы мозаики, которая исследует, как различные формы могут располагаться в виде мозаики на плоской поверхности.

Инновационная мозаика со скругленными углами

Математики, включая Габора Домокоса из Будапештского университета технологий и экономики, исследовали, как скругление углов многоугольных плиток может привести к инновационным формам, которые могут заполнять пространство без зазоров. Традиционно считалось, что только определенные многоугольные формы, такие как квадраты и шестиугольники, могут идеально располагаться в виде мозаики. Однако введение «форм выступов», которые имеют касательные края, встречающиеся в точках, открывает новые возможности для создания заполняющих пространство мозаик, подчеркивается в новом отчете Nature.

Преобразование форм в мягкие ячейки

Исследовательская группа разработала алгоритм, который преобразует обычные геометрические формы в мягкие ячейки, исследуя как двумерные, так и трехмерные формы. В двух измерениях, по крайней мере, два угла должны быть деформированы, чтобы создать правильную мягкую ячейку. Напротив, трехмерные формы могут удивить исследователей полным отсутствием углов, принимая вместо этого плавные, текучие контуры.

Мягкие ячейки в природе

Домокос и его коллеги заметили эти мягкие ячейки в различных природных образованиях, включая поперечные сечения луковиц и слоистые структуры, обнаруженные в биологических тканях. Они предполагают, что природа склонна отдавать предпочтение этим округлым формам, чтобы минимизировать структурные недостатки, которые могут возникнуть из-за острых углов.

Значение для архитектуры

Это исследование не только проливает свет на формы, встречающиеся в природе, но и предполагает, что архитекторы, такие как известная Заха Хадид, интуитивно использовали эти конструкции с мягкими ячейками в своих конструкциях. Открытые математические принципы могут привести к инновационным архитектурным проектам, в которых приоритет отдается эстетической привлекательности и структурной целостности.

Заключение

Устраняя разрыв между математикой и естественным миром, это исследование открывает возможности для дальнейшего изучения того, как эти мягкие клетки могут влиять на различные области, от биологии до архитектуры.

• Новый рентгеновский телескоп Японии делится подробностями о черных дырах и сверхновых
• Ледник Судного дня в Антарктиде может полностью растаять к этому году