نقوش یا الگوهای هندسی طبیعی به صورت اشکال تکرار شونده ظاهر می شوند که گاهی اوقات می توانند با مدل های ریاضی توصیف یا نمایش داده شوند.
هندسه در طبیعت و زندگی اشکال و اشکال مختلفی دارد، مانند تقارن، مارپیچ یا امواج.
تاریخ
برای اولین بار، فیلسوفان و دانشمندان یونان باستان - فیثاغورث، امپدوکلس و افلاطون - سؤالات هندسه در طبیعت را مطرح کردند. آنها با تجزیه و تحلیل نمونه هایی از اشکال هندسی قابل پیش بینی یا ایده آل در گیاهان و حیوانات، سعی کردند نظم و تقارن را در طبیعت نشان دهند.
تلاش های مدرن برای مطالعه هندسه در طبیعت در قرن نوزدهم با تلاش فیزیکدان بلژیکی جوزف پلاتو، که مفهوم حداقل سطح حباب صابون را توسعه داد، آغاز شد. اولین تلاش‌های مدرن ابتدا بر نمایش اشکال هندسی ایده‌آل و قابل پیش‌بینی متمرکز شد و سپس به توسعه مدل‌هایی روی آورد که ظهور و تجلی هندسه در طبیعت را پیش‌بینی می‌کنند.
در قرن بیستم، آلن تورینگ، ریاضیدان، روی مکانیسم‌های مورفوژنز کار کرد، که ظاهر را در حیوانات توضیح می‌دهد.الگوهای مختلف، راه راه، نقاط. کمی بعد، زیست‌شناس آریستید لیندن مایر، همراه با ریاضیدان بنوا ماندلبرو، کار بر روی فرکتال‌های ریاضی را که الگوهای رشد برخی از گیاهان، از جمله درختان را تکرار می‌کردند، تکمیل خواهند کرد.
علم
علوم مدرن (ریاضی، فیزیک و شیمی)، با کمک فناوری ها و مدل ها، نه تنها سعی در توضیح، بلکه در پیش بینی الگوهای هندسی موجود در طبیعت نیز دارند.
شکل و رنگ بسیاری از موجودات زنده مانند طاووس، مرغ مگس خوار و صدف دریایی نه تنها زیبا، بلکه از نظر هندسی نیز درست است که کنجکاوی دانشمندان را به خود جلب می کند. زیبایی که در طبیعت مشاهده می کنیم می تواند به طور طبیعی و ریاضی ایجاد شود.
الگوهای طبیعی مشاهده شده در ریاضیات توسط نظریه آشوب توضیح داده می شوند که با مارپیچ ها و فراکتال ها کار می کند. چنین الگوهایی از قوانین فیزیک پیروی می کنند، علاوه بر این، فیزیک و شیمی با استفاده از ریاضیات انتزاعی، شکل بلورها را، چه طبیعی و چه مصنوعی، پیش بینی می کنند.
زیست شناسی هندسه در طبیعت را با انتخاب طبیعی توضیح می دهد، جایی که ویژگی های منظم مانند راه راه ها، لکه ها، رنگ های روشن را می توان با نیاز به پوشاندن یا ارسال سیگنال توضیح داد.
انواع الگوها
در طبیعت، الگوهای تکرار شونده زیادی وجود دارد که در اشکال هندسی مختلف ظاهر می شوند. انواع قاعده های اساسی هندسه در طبیعت، عکس ها و توضیحات آنها را می توانید در زیر مشاهده کنید.
تقارن. این شکل هندسی یکی از رایج ترین شکل ها در طبیعت است. بیشتر در حیوانات رایج استتقارن آینه - پروانه ها، سوسک ها، ببرها، جغدها. همچنین در گیاهانی مانند برگ افرا یا گل ارکیده یافت می شود. علاوه بر این، هندسه متقارن در طبیعت می تواند شعاعی، پنج پرتو یا شش برابر باشد، مانند دانه های برف.
فرکتال. در ریاضیات، اینها ساختارهای خود مشابهی هستند که بی نهایت هستند. در طبیعت، تشخیص چنین فرم خود تکراری بی پایان غیرممکن است، بنابراین، تقریب الگوهای فراکتال را در طبیعت فراکتال های هندسی می نامند. چنین هندسی را می توان در طبیعت در برگ سرخس، کلم بروکلی، میوه آناناس مشاهده کرد.
مارپیچ. این اشکال به ویژه در میان نرم تنان و حلزون ها رایج است. دانشمندان اشکال مارپیچی را در فضا مشاهده می کنند، به عنوان مثال، کهکشان های مارپیچی. مارپیچ نسبت طلایی فیبوناچی نامیده می شود.
پیچان. تصادفی بودن سیستم های دینامیکی در ریاضیات در طبیعت به اشکالی مانند پیچ و خم و جریان ظاهر می شود. هندسه طبیعی به شکل یک خط شکسته یا به جای منحنی مانند جریان رودخانه است.
امواج. آنها در اثر اختلالات و حرکات هوا، جریان های باد، هم از طریق هوا و هم از طریق آب ایجاد می شوند. در طبیعت، اینها نه تنها امواج دریا، بلکه تپه های بیابانی نیز هستند که می توانند اشکال هندسی - خطوط، هلال ها و سهمی ها را تشکیل دهند.
موزاییک. با تکرار عناصر مشابه روی سطح ایجاد می شود. هندسه موزاییکی در حیات وحش در زنبورها یافت می شود: آنها می سازندکندو لانه زنبوری - سلول های تکرار شونده.
تشکیل الگوها
در زیست شناسی، تشکیل یک رنگ هندسی به دلیل فرآیند انتخاب طبیعی است. در اواسط قرن بیستم، آلن تورینگ موفق شد مکانیسم پیدایش لکه ها و راه راه ها را در رنگ حیوانات توصیف کند - او آن را مدل واکنش- انتشار نامید. سلول های خاصی از بدن حاوی ژن هایی هستند که توسط واکنش های شیمیایی کنترل می شوند. مورفوژن منجر به تشکیل نواحی پوست با رنگدانه تیره (لکه ها و راه راه) می شود. اگر مورفوژن در تمام سلول‌های پوست وجود داشته باشد - رنگ پلنگ به دست می‌آید، اگر به طور ناهموار وجود داشته باشد - پلنگ خالدار معمولی.
