Natuurlijke geometrische patronen of patronen verschijnen als herhalende vormen die soms kunnen worden beschreven of weergegeven door wiskundige modellen.
Geometrie in de natuur en het leven is er in vele vormen en vormen, zoals symmetrie, spiralen of golven.
Geschiedenis
Voor het eerst hebben oude Griekse filosofen en wetenschappers - Pythagoras, Empedocles en Plato - vragen gesteld over geometrie in de natuur. Door voorbeelden van voorspelbare of ideale geometrische vormen in planten en dieren te analyseren, probeerden ze orde en symmetrie in de natuur aan te tonen.
Moderne pogingen om meetkunde in de natuur te bestuderen, begonnen in de 19e eeuw met de inspanningen van de Belgische natuurkundige Joseph Plateau, die het concept van het minimale oppervlak van een zeepbel ontwikkelde. De eerste moderne pogingen concentreerden zich eerst op het aantonen van ideale en voorspelbare geometrische vormen, en richtten zich vervolgens op de ontwikkeling van modellen die het uiterlijk en de manifestatie van geometrie in de natuur voorspellen.
In de 20e eeuw werkte wiskundige Alan Turing aan de mechanismen van morfogenese, wat het voorkomen bij dieren verklaartverschillende patronen, strepen, vlekken. Even later zal de bioloog Aristide Lindenmeier, samen met de wiskundige Benoit Mandelbrot, het werk voltooien aan wiskundige fractals die de groeipatronen van sommige planten, waaronder bomen, herhaalden.
Wetenschap
Moderne wetenschappen (wiskunde, natuurkunde en scheikunde) proberen met behulp van technologieën en modellen niet alleen de geometrische patronen in de natuur te verklaren, maar ook te voorspellen.
De vorm en kleur van veel levende organismen, zoals pauw, kolibries en zeeschelpen, zijn niet alleen mooi, maar ook geometrisch correct, wat de nieuwsgierigheid van wetenschappers aantrekt. De schoonheid die we in de natuur waarnemen, kan natuurlijk, wiskundig, worden veroorzaakt.
De waargenomen natuurlijke patronen in de wiskunde worden verklaard door de chaostheorie, die werkt met spiralen en fractals. Dergelijke patronen gehoorzamen aan de wetten van de natuurkunde, bovendien voorspellen natuurkunde en scheikunde, met behulp van abstracte wiskunde, de vormen van kristallen, zowel natuurlijke als kunstmatige.
Biologie verklaart de geometrie in de natuur door natuurlijke selectie, waarbij regelmatige kenmerken als strepen, vlekken en felle kleuren kunnen worden verklaard door de noodzaak van maskering of het verzenden van signalen.
Soorten patronen
In de natuur zijn er veel herhalende patronen die in verschillende geometrische vormen voorkomen. Soorten elementaire regelmatigheden van geometrie in de natuur, foto's en hun beschrijvingen zijn hieronder te vinden.
Symmetrie. Deze geometrische vorm is een van de meest voorkomende in de natuur. Meest voorkomend bij dierenspiegelsymmetrie - vlinders, kevers, tijgers, uilen. Het wordt ook gevonden in planten, zoals esdoornbladeren of orchideebloemen. Bovendien kan symmetrische geometrie in de natuur radiaal, vijfvoudig of zesvoudig zijn, zoals sneeuwvlokken.
Fractalen. In de wiskunde zijn dit op zichzelf lijkende constructies die oneindig zijn. In de natuur is het onmogelijk om zo'n eindeloze, zichzelf herhalende vorm te detecteren, daarom worden benaderingen van fractale patronen in de natuur geometrische fractals genoemd. Een dergelijke geometrie kan in de natuur worden waargenomen in varenbladeren, broccoli, ananasfruit.
Spiralen. Deze vormen komen vooral veel voor bij weekdieren en slakken. Wetenschappers observeren spiraalvormen in de ruimte, bijvoorbeeld spiraalstelsels. De spiraal wordt de gulden snede van Fibonacci genoemd.
Meanders. De willekeur van dynamische systemen in de wiskunde manifesteert zich in de natuur in vormen als meanders en stromen. Natuurlijke geometrie neemt de vorm aan van een gebroken of eerder gebogen lijn, zoals een rivierstroom.
Golven. Ze worden veroorzaakt door verstoringen en bewegingen van lucht, windstromen, verspreid door zowel lucht als water. In de natuur zijn dit niet alleen zeegolven, maar ook woestijnduinen, die geometrische vormen kunnen vormen - lijnen, halve manen en parabolen.
Mozaïek. Gemaakt door dezelfde elementen op het oppervlak te herhalen. Mozaïekgeometrie in dieren in het wild wordt gevonden in bijen: ze bouwenbijenkorf van honingraten - herhalende cellen.
Vorming van patronen
In de biologie is de vorming van een geometrische kleur te wijten aan het proces van natuurlijke selectie. In het midden van de 20e eeuw slaagde Alan Turing erin het mechanisme voor het verschijnen van vlekken en strepen in de kleur van dieren te beschrijven - hij noemde het het reactie-diffusiemodel. Bepaalde lichaamscellen bevatten genen die worden aangestuurd door chemische reacties. Morphogen leidt tot de vorming van huidgebieden met donker pigment (vlekken en strepen). Als het morfogeen in alle huidcellen aanwezig is - de kleur van de panter wordt verkregen, als het ongelijk aanwezig is - het gebruikelijke gevlekte luipaard.
