Ostatnie badania matematyczne ujawniły fascynującą nową klasę kształtów znanych jako „miękkie komórki”. Kształty te, charakteryzujące się zaokrąglonymi narożnikami i spiczastymi końcami, zostały zidentyfikowane jako powszechne w całej naturze, od skomplikowanych komór muszli łodzików po sposób, w jaki nasiona układają się w roślinach. Ta przełomowa praca zagłębia się w zasady kafelkowania, które bada, w jaki sposób różne kształty mogą tworzyć mozaikę na płaskiej powierzchni.
Innowacyjne płytki z zaokrąglonymi narożnikami
Matematycy, w tym Gábor Domokos z Uniwersytetu Technologii i Ekonomii w Budapeszcie, zbadali, w jaki sposób zaokrąglanie narożników wielokątnych kafelków może prowadzić do innowacyjnych form, które mogą wypełniać przestrzeń bez luk. Tradycyjnie uważano, że tylko określone kształty wielokątne, takie jak kwadraty i sześciokąty, mogą idealnie się układać. Jednak wprowadzenie „kształtów wierzchołków”, które mają styczne krawędzie spotykające się w punktach, otwiera nowe możliwości tworzenia wypełniających przestrzeń kafelków, podkreśla nowe raport przez naturę.
Przekształcanie kształtów w miękkie komórki
Zespół badawczy opracował algorytm, który przekształca konwencjonalne kształty geometryczne w miękkie komórki, badając zarówno formy dwuwymiarowe, jak i trójwymiarowe. W dwóch wymiarach co najmniej dwa rogi muszą zostać zdeformowane, aby utworzyć właściwą miękką komórkę. Natomiast trójwymiarowe kształty mogą zaskoczyć badaczy całkowitym brakiem narożników, zamiast tego przyjmując gładkie, płynne kontury.
Miękkie komórki w naturze
Domokos i jego współpracownicy zauważyli te miękkie komórki w różnych formacjach naturalnych, w tym w przekrojach cebuli i strukturach warstwowych występujących w tkankach biologicznych. Teoretyzują, że natura ma tendencję do faworyzowania tych zaokrąglonych form, aby zminimalizować słabości strukturalne, które mogą wprowadzać ostre rogi.
Konsekwencje dla architektury
Badanie to nie tylko rzuca światło na kształty znaleziony w naturze, ale sugeruje również, że architekci, tacy jak słynna Zaha Hadid, intuicyjnie zastosowali te miękkie projekty komórkowe w swoich strukturach. Odkryte zasady matematyczne mogą prowadzić do innowacyjnych projektów architektonicznych, które stawiają na pierwszym miejscu atrakcyjność estetyczną i integralność strukturalną.
Wniosek
Łącząc matematykę ze światem przyrody, badania te otwierają drogę do dalszych badań nad tym, w jaki sposób te miękkie komórki mogą wpływać na różne dziedziny, od biologii po architekturę.
