Modele sau modelele geometrice naturale apar ca forme repetate care pot fi uneori descrise sau reprezentate prin modele matematice.
Geometria în natură și viață are multe forme și forme, cum ar fi simetria, spiralele sau valurile.
Istorie
Pentru prima dată, filozofii și oamenii de știință greci antici - Pitagora, Empedocle și Platon - au abordat probleme de geometrie în natură. Analizând exemple de forme geometrice previzibile sau ideale la plante și animale, ei au încercat să demonstreze ordinea și simetria în natură.
Încercările moderne de a studia geometria în natură au început în secolul al XIX-lea cu eforturile fizicianului belgian Joseph Plateau, care a dezvoltat conceptul de suprafață minimă a balonului de săpun. Primele încercări moderne s-au concentrat mai întâi pe demonstrarea formelor geometrice ideale și previzibile, apoi s-au orientat către dezvoltarea de modele care prezic apariția și manifestarea geometriei în natură.
În secolul al XX-lea, matematicianul Alan Turing a lucrat la mecanismele morfogenezei, ceea ce explică apariția la animalediverse modele, dungi, pete. Puțin mai târziu, biologul Aristide Lindenmeier, împreună cu matematicianul Benoit Mandelbrot, vor finaliza lucrările asupra fractalilor matematici care au repetat modelele de creștere ale unor plante, inclusiv ale copacilor.
Știință
Științele moderne (matematică, fizică și chimie), cu ajutorul tehnologiilor și modelelor, încearcă nu doar să explice, ci și să prezică modelele geometrice găsite în natură.
Forma și culoarea multor organisme vii, cum ar fi păunul, păsările colibri și scoici de mare, sunt nu numai frumoase, ci și corecte din punct de vedere geometric, ceea ce atrage curiozitatea oamenilor de știință. Frumusețea pe care o observăm în natură poate fi cauzată în mod natural, matematic.
Modele naturale observate în matematică sunt explicate prin teoria haosului, care funcționează cu spirale și fractali. Astfel de modele se supun legilor fizicii, în plus, fizica și chimia, folosind matematica abstractă, prezic formele cristalelor, atât naturale, cât și artificiale.
Biologia explică geometria naturii prin selecție naturală, unde caracteristici obișnuite precum dungi, pete, culori strălucitoare pot fi explicate prin nevoia de mascare sau trimitere de semnale.
Tipuri de modele
În natură, există multe modele repetate care apar în diferite forme geometrice. Tipuri de regularități de bază ale geometriei în natură, fotografii și descrierile acestora pot fi găsite mai jos.
Simetrie. Această formă geometrică este una dintre cele mai comune în natură. Cel mai frecvent la animalesimetria oglinzii - fluturi, gândaci, tigri, bufnițe. Se găsește și în plante, cum ar fi frunzele de arțar sau florile de orhidee. În plus, geometria simetrică în natură poate fi radială, cu cinci raze sau șase ori, ca fulgii de zăpadă.
Fractali. În matematică, acestea sunt construcții auto-asemănătoare care sunt infinite. În natură, este imposibil să se detecteze o astfel de formă nesfârșită autorepetabilă, prin urmare, aproximările modelelor fractale sunt numite fractali geometrici în natură. O astfel de geometrie poate fi observată în natură în frunzele de ferigă, broccoli, fructele de ananas.
Spirale. Aceste forme sunt deosebit de comune în rândul moluștelor și melcilor. Oamenii de știință observă forme spiralate în spațiu, de exemplu, galaxiile spirale. Spirala se numește raportul de aur al lui Fibonacci.
Meandre. Aleatoritatea sistemelor dinamice din matematică se manifestă în natură sub forme precum meandrele și fluxurile. Geometria naturală ia forma unei linii întrerupte sau mai degrabă curbe, cum ar fi curgerea unui râu.
Valuri. Sunt cauzate de tulburări și mișcări ale aerului, curenții de vânt, răspândite atât prin aer, cât și prin apă. În natură, acestea nu sunt doar valuri ale mării, ci și dune deșertice, care pot forma forme geometrice - linii, semilune și parabole.
Mozaic. Creat prin repetarea acelorași elemente pe suprafață. Geometria mozaică în fauna sălbatică se găsește la albine: ele construiescstup de faguri - celule repetate.
Formarea modelelor
În biologie, formarea unei culori geometrice se datorează procesului de selecție naturală. La mijlocul secolului al XX-lea, Alan Turing a reușit să descrie mecanismul apariției petelor și dungilor în culoarea animalelor - l-a numit modelul de reacție-difuzie. Anumite celule ale corpului conțin gene care sunt controlate de reacții chimice. Morfogenul duce la formarea de zone ale pielii cu pigment închis (pete și dungi). Dacă morfogenul este prezent în toate celulele pielii - se obține culoarea panterei, dacă este prezent neuniform - obișnuitul leopard pete.
