Страници

Sight

Sight

понеделник, 30 октомври 2023 г.

Простотата на сложността в природата

 Още с появата на човешката раса ние се опитваме да осмислим света около нас, да разберем защо светът изглежда по този начин и какво се е случило в миналото, за да стигнем дотук в своето развитие. В същото време се опитваме да надзърнем и отвъд настоящето, за да прозрем какво ни предстои. 

Борбата ни за еволюционно оцеляване, ни е програмирала да забелязваме моделите, които ще ни помогнат да предусещаме бъдещето. В търсенето на отговори ние сме открили начин да разгадаем собствения си свят и да намерим обяснение на невероятната сложност, пред която сме изправени.

Моделът, който сме разработили, за да разчетем кода, който се крие зад хаоса, е математиката. Зад света, който обитаваме, тихо жужи едно невидимо царство на числа, модели и геометрия. Тази азбука ни помага да си обясним защо светът изглежда по този начин, и усвоявайки я, ние получаваме възможност да придадем форма на заобикалящата ни действителност, да изградим невероятни градове и да разработим удивителни технологии. 

Може и да изглежда, че Вселената представлява хаотична бъркотия без логика в поведението на нещата, но под повърхността стои код, който е почти навсякъде. Нека погледнем :) ...

В природата, жизненият цикъл, чиято периодичност в години е просто число, осигурява на някои видове цикади предимство пред техните неприятели. Интересен факт е, че няма цикади с 12, 14, 15, 16 или 18 - годишен жизнен цикъл. Техният жизнен цикъл е 13 години, при някои е 17 години. Ако погледнем към тези насекоми през призмата на математиката, ще забележим модел. Както 13, така и 17 са прости числа - числа, които се делят само на себе си и на едно. Това дава на цикадите еволюционно преимущество. Ако си представим, че един хищник се появява в гората всеки шест години, тогава една цикада с осем или деветгодишен цикъл ще среща неприятеля си много по-често от такава със седемгодишен (7 също е просто число).

Цикадите са открили простите числа неволно, чрез еволюционната тактика. Хората обаче са разбрали, че те са не само ключът към оцеляването, но и градивните елементи на математическия код. Всяко число е изградено чрез умножаване на прости числа. Така от числата се получава математиката, а от математиката - цялата наука. 

Моделът зад жизнения цикъл на цикадите може и да не е очевиден, но при други природни феномени се наблюдават зависимости, на които не можем да не се възхитим. 

Шестоъгълните форми са чести градивни елементи в природата, а ключът към тези природни геометрични феномени се нарича ефективност. Шестоъгълникът е една от най-ефективните структури. Също както топката пада по склона, за да достигне до най-ниската точка, така и шестоъгълните градивни елементи са състояние изискващо минимум енергия за запазването си. Ако се обърнем към математиката, тя ще ни отговори защо това е така. Ще открием, че геометричната структура, за чието изграждане е необходима най-малко енергия, е хексагоналната решетка. По този начин стоят нещата и при пчелите - математически погледнато, пчелната пита от шестостенни килийки е най-ефективното решение, тъй като при него се използва най-малко восък за съхранение на най- голямо количество мед. 

Формата, която приемат мехурчетата, е резултат от същия стремеж към ефективност. Повърхнината на едно такова пълно с въздух балонче е правопропорционална на неговата енергия. Причината то да представлява идеална сфера е, че това е формата, при която определен обем има минимална повърхностна площ и съответно - най-ниска енергия. 

Същият код е в сила и при по-сложните мембранни конфигурации. Ако потопим телена рамка в сапунен разтвор, получените мембрани ще приемат формата, която се нуждае от най-малко енергия и е най-стабилна. Архитектът Фрай Ото използва тази идея в началото на 70-те, за да построи изумителната покривна конструкция на Олимпийския стадион в Мюнхен за игрите през 1972 г. 

Olympic Stadium (Games of 1972),
Munich, Germany
Формата ѝ представлява мащабно увеличен вариант на експериментална постановка, реализирана от Ото със сапунен разтвор и тел. Това е един идеален пример как кодовете на природата могат да ни осигурят възможността да променим света, в който живеем. 

Няма как да не спомена и числото φ (Phi) = 1,61803399, известно още като "златното сечение", което е любимец и на художниците и на учените. Тази величина представлява отношението на страните на правоъгълник, за който се смята, че изразява най-приятните в естетическо отношение пропорции. Ако страните му А и B са такива, че А > B и A/B = ( A+B)/A, то A/B е златното сечение. 
Художници, архитекти, композитори и дори поети са известни с това, че са закодирали числото Фи в своите творби. Льо Корбюзие например използва тази величина при проектирането на много от сградите си. 
Златното сечение е свързано с друга математическа "знаменитост" - числата на  Фибоначи. Това е числова редица, всеки член от която се получава от сбора на предходните два - 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13... С нарастването си всеки от членовете ѝ, разделен на предходния, дава по-точно приближение на Phi.