Naturliga geometriska mönster eller mönster visas som återkommande former som ibland kan beskrivas eller representeras av matematiska modeller.
Geometri i naturen och livet finns i många former och former, som symmetri, spiraler eller vågor.
Historia
För första gången tog antikens grekiska filosofer och vetenskapsmän - Pythagoras, Empedocles och Platon - upp frågor om geometri i naturen. Genom att analysera exempel på förutsägbara eller idealiska geometriska former hos växter och djur försökte de visa ordning och symmetri i naturen.
Moderna försök att studera geometri i naturen började på 1800-talet med ansträngningar från den belgiske fysikern Joseph Plateau, som utvecklade konceptet med den minsta ytan på en såpbubbla. De första moderna försöken koncentrerades först på att demonstrera ideala och förutsägbara geometriska former, och sedan övergick de till utvecklingen av modeller som förutsäger utseendet och manifestationen av geometri i naturen.
På 1900-talet arbetade matematikern Alan Turing med mekanismerna för morfogenes, vilket förklarar utseendet hos djurolika mönster, ränder, fläckar. Lite senare kommer biologen Aristide Lindenmeier, tillsammans med matematikern Benoit Mandelbrot, att slutföra arbetet med matematiska fraktaler som upprepade tillväxtmönster för vissa växter, inklusive träd.
Science
Modern vetenskap (matematik, fysik och kemi), med hjälp av teknologier och modeller, försök inte bara att förklara, utan också att förutsäga de geometriska mönstren som finns i naturen.
Formen och färgen på många levande organismer, som påfågel, kolibrier och snäckskal, är inte bara vackra, utan också geometriskt korrekta, vilket lockar forskarnas nyfikenhet. Skönheten som vi observerar i naturen kan orsakas naturligt, matematiskt.
De observerade naturliga mönstren i matematik förklaras av kaosteori, som arbetar med spiraler och fraktaler. Sådana mönster följer fysikens lagar, dessutom förutsäger fysik och kemi, med hjälp av abstrakt matematik, formerna på kristaller, både naturliga och artificiella.
Biologi förklarar geometrin i naturen genom naturligt urval, där sådana regelbundna egenskaper som ränder, fläckar, ljusa färger kan förklaras av behovet av maskering eller att skicka signaler.
Typer av mönster
I naturen finns det många återkommande mönster som förekommer i olika geometriska former. Typer av grundläggande regelbundenheter för geometri i naturen, foton och deras beskrivningar finns nedan.
Symmetri. Denna geometriska form är en av de vanligaste i naturen. Vanligast hos djurspegelsymmetri - fjärilar, skalbaggar, tigrar, ugglor. Det finns också i växter, som lönnlöv eller orkidéblommor. Dessutom kan symmetrisk geometri i naturen vara radiell, fem- eller sexfaldig, som snöflingor.
Fraktaler. I matematik är dessa självlika konstruktioner som är oändliga. I naturen är det omöjligt att upptäcka en sådan oändlig självupprepande form, därför kallas approximationer av fraktala mönster geometriska fraktaler i naturen. Sådan geometri kan observeras i naturen i ormbunksblad, broccoli, ananasfrukter.
Spiraler. Dessa former är särskilt vanliga bland blötdjur och sniglar. Forskare observerar spiralformer i rymden, till exempel spiralgalaxer. Spiralen kallas Fibonaccis gyllene snitt.
Meanders. Slumpmässigheten hos dynamiska system i matematik visar sig i naturen i former som slingrar och flöden. Naturlig geometri har formen av en bruten eller snarare krökt linje, till exempel ett flodflöde.
Vågor. De orsakas av störningar och rörelser av luft, vindströmmar, sprids både genom luft och genom vatten. I naturen är dessa inte bara havsvågor, utan också ökendyner, som kan bilda geometriska former - linjer, halvmånar och paraboler.
mosaik. Skapat genom att upprepa samma element på ytan. Mosaikgeometri i vilda djur finns hos bin: de byggerbikupa av honungskakor - repeterande celler.
Formation av mönster
Inom biologi beror bildandet av en geometrisk färg på processen med naturligt urval. Tillbaka i mitten av 1900-talet lyckades Alan Turing beskriva mekanismen för uppkomsten av fläckar och ränder i djurens färg – han kallade det reaktions-diffusionsmodellen. Vissa celler i kroppen innehåller gener som styrs av kemiska reaktioner. Morfogen leder till bildandet av hudområden med mörka pigment (fläckar och ränder). Om morfogenet finns i alla hudceller - panterns färg erhålls, om den finns ojämnt - den vanliga fläckiga leoparden.
