Prirodni geometrijski uzorci ili uzorci pojavljuju se kao ponavljajući oblici koji se ponekad mogu opisati ili predstaviti matematičkim modelima.
Geometrija u prirodi i životu ima mnogo oblika i oblika, kao što su simetrija, spirale ili talasi.
Historija
Po prvi put su se drevni grčki filozofi i naučnici - Pitagora, Empedokle i Platon - pozabavili pitanjima geometrije u prirodi. Analizirajući primjere predvidljivih ili idealnih geometrijskih oblika u biljkama i životinjama, pokušali su pokazati red i simetriju u prirodi.
Savremeni pokušaji proučavanja geometrije u prirodi počeli su u 19. veku naporima belgijskog fizičara Josepha Plateaua, koji je razvio koncept minimalne površine mehurića od sapunice. Prvi moderni pokušaji su se prvo koncentrisali na demonstriranje idealnih i predvidljivih geometrijskih oblika, a zatim su se okrenuli razvoju modela koji predviđaju pojavu i ispoljavanje geometrije u prirodi.
U 20. veku, matematičar Alan Turing radio je na mehanizmima morfogeneze, što objašnjava pojavu kod životinjarazne šare, pruge, mrlje. Nešto kasnije, biolog Aristid Lindenmajer, zajedno sa matematičarem Benoatom Mandelbrotom, završiće rad na matematičkim fraktalima koji su ponavljali obrasce rasta nekih biljaka, uključujući drveće.
Nauka
Savremene nauke (matematika, fizika i hemija), uz pomoć tehnologija i modela, pokušavaju ne samo da objasne, već i da predvide geometrijske obrasce koji se nalaze u prirodi.
Oblik i boja mnogih živih organizama, kao što su paun, kolibri i morske školjke, nisu samo lepi, već i geometrijski ispravni, što privlači radoznalost naučnika. Ljepota koju posmatramo u prirodi može biti uzrokovana prirodno, matematički.
Uočeni prirodni obrasci u matematici su objašnjeni teorijom haosa, koja radi sa spiralama i fraktalima. Takvi obrasci poštuju zakone fizike, osim toga, fizika i hemija, koristeći apstraktnu matematiku, predviđaju oblike kristala, kako prirodnih tako i umjetnih.
Biologija objašnjava geometriju u prirodi prirodnom selekcijom, gdje se takve pravilne karakteristike kao što su pruge, mrlje, svijetle boje mogu objasniti potrebom za maskiranjem ili slanjem signala.
Vrste uzoraka
U prirodi postoji mnogo ponavljajućih uzoraka koji se pojavljuju u različitim geometrijskim oblicima. Vrste osnovnih pravilnosti geometrije u prirodi, fotografije i njihov opis možete pronaći u nastavku.
Simetrija. Ovaj geometrijski oblik jedan je od najčešćih u prirodi. Najčešći kod životinjasimetrija ogledala - leptiri, bube, tigrovi, sove. Takođe se nalazi u biljkama, kao što su listovi javora ili cvjetovi orhideja. Osim toga, simetrična geometrija u prirodi može biti radijalna, petokraka ili šesterostruka, poput pahuljica.
Fraktali. U matematici, to su samoslične konstrukcije koje su beskonačne. U prirodi je nemoguće otkriti takav beskrajni samoponavljajući oblik, stoga se aproksimacije fraktalnih uzoraka u prirodi nazivaju geometrijskim fraktalima. Takva geometrija se može uočiti u prirodi u listovima paprati, brokoliju, plodu ananasa.
Spirale. Ovi oblici su posebno česti među mekušcima i puževima. Naučnici promatraju spiralne oblike u svemiru, na primjer, spiralne galaksije. Spirala se zove zlatni omjer Fibonaccija.
Meanders. Slučajnost dinamičkih sistema u matematici se manifestuje u prirodi u takvim oblicima kao što su meandri i tokovi. Prirodna geometrija ima oblik isprekidane ili radije zakrivljene linije, kao što je riječni tok.
Talasi. Nastaju zbog poremećaja i kretanja zraka, strujanja vjetra, koji se šire i kroz zrak i kroz vodu. U prirodi to nisu samo morski valovi, već i pustinjske dine, koje mogu formirati geometrijske oblike - linije, polumjesece i parabole.
Mozaik. Nastaje ponavljanjem istih elemenata na površini. Geometrija mozaika u divljini nalazi se kod pčela: one gradekošnica saća - ćelije koje se ponavljaju.
Formiranje uzoraka
U biologiji, formiranje geometrijske boje je rezultat procesa prirodne selekcije. Još sredinom 20. stoljeća, Alan Turing je uspio opisati mehanizam za pojavu mrlja i pruga u boji životinja - nazvao ga je reakcijsko-difuzijskim modelom. Određene ćelije u telu sadrže gene koji su kontrolisani hemijskim reakcijama. Morfogen dovodi do stvaranja područja kože s tamnim pigmentom (mrlje i pruge). Ako je morfogen prisutan u svim ćelijama kože - dobija se boja pantera, ako je prisutan neravnomjerno - uobičajeni pjegavi leopard.
