Padrões ou padrões geométricos naturais aparecem como formas repetidas que às vezes podem ser descritas ou representadas por modelos matemáticos.
Geometria na natureza e na vida vem em muitas formas e formas, como simetria, espirais ou ondas.
Histórico
Pela primeira vez, os antigos filósofos e cientistas gregos - Pitágoras, Empédocles e Platão - abordaram questões de geometria na natureza. Ao analisar exemplos de formas geométricas previsíveis ou ideais em plantas e animais, eles tentaram demonstrar ordem e simetria na natureza.
As tentativas modernas de estudar geometria na natureza começaram no século 19 com os esforços do físico belga Joseph Plateau, que desenvolveu o conceito da superfície mínima de uma bolha de sabão. As primeiras tentativas modernas concentraram-se primeiro em demonstrar formas geométricas ideais e previsíveis, e depois se voltaram para o desenvolvimento de modelos que predizem a aparência e manifestação da geometria na natureza.
No século 20, o matemático Alan Turing trabalhou nos mecanismos da morfogênese, o que explica o aparecimento em animaisvários padrões, listras, manchas. Um pouco mais tarde, o biólogo Aristide Lindenmeier, juntamente com o matemático Benoit Mandelbrot, concluirá o trabalho sobre fractais matemáticos que repetiam os padrões de crescimento de algumas plantas, incluindo árvores.
Ciência
As ciências modernas (matemática, física e química), com a ajuda de tecnologias e modelos, procuram não só explicar, mas também prever os padrões geométricos encontrados na natureza.
A forma e a cor de muitos organismos vivos, como pavão, beija-flores e conchas do mar, não são apenas belas, mas também geometricamente corretas, o que atrai a curiosidade dos cientistas. A beleza que observamos na natureza pode ser causada naturalmente, matematicamente.
Os padrões naturais observados na matemática são explicados pela teoria do caos, que trabalha com espirais e fractais. Tais padrões obedecem às leis da física, além disso, física e química, usando matemática abstrata, predizem as formas dos cristais, tanto naturais quanto artificiais.
A biologia explica a geometria na natureza por seleção natural, onde características tão regulares como listras, manchas, cores brilhantes podem ser explicadas pela necessidade de mascarar ou enviar sinais.
Tipos de padrões
Na natureza, existem muitos padrões repetidos que aparecem em várias formas geométricas. Tipos de regularidades básicas da geometria na natureza, fotos e suas descrições podem ser encontradas abaixo.
Simetria. Esta forma geométrica é uma das mais comuns na natureza. Mais comum em animaissimetria do espelho - borboletas, besouros, tigres, corujas. Também é encontrado em plantas, como folhas de bordo ou flores de orquídeas. Além disso, a geometria simétrica na natureza pode ser radial, de cinco raios ou de seis vezes, como flocos de neve.
Fractais. Em matemática, essas são construções auto-semelhantes que são infinitas. Na natureza, é impossível detectar uma forma auto-repetitiva tão infinita, portanto, as aproximações de padrões fractais são chamadas de fractais geométricos na natureza. Tal geometria pode ser observada na natureza em folhas de samambaia, brócolis, abacaxi.
Espirais. Essas formas são especialmente comuns entre moluscos e caracóis. Os cientistas observam formas espirais no espaço, por exemplo, galáxias espirais. A espiral é chamada de proporção áurea de Fibonacci.
Meandros. A aleatoriedade dos sistemas dinâmicos na matemática se manifesta na natureza em formas como meandros e fluxos. A geometria natural assume a forma de uma linha quebrada ou curva, como o fluxo de um rio.
Ondas. Eles são causados por distúrbios e movimentos do ar, correntes de vento, espalhadas pelo ar e pela água. Na natureza, não são apenas ondas do mar, mas também dunas do deserto, que podem formar formas geométricas - linhas, crescentes e parábolas.
Mosaico. Criado repetindo os mesmos elementos na superfície. A geometria do mosaico na vida selvagem é encontrada nas abelhas: elas constroemcolmeia de favos de mel - células repetidas.
Formação de padrões
Na biologia, a formação de uma cor geométrica se deve ao processo de seleção natural. Em meados do século 20, Alan Turing conseguiu descrever o mecanismo para o aparecimento de manchas e listras na cor dos animais - ele o chamou de modelo de reação-difusão. Certas células do corpo contêm genes que são controlados por reações químicas. Morphogen leva à formação de áreas da pele com pigmento escuro (manchas e listras). Se o morfogênio estiver presente em todas as células da pele - a cor da pantera é obtida, se estiver presente de forma desigual - o habitual leopardo malhado.
