Naravni geometrijski vzorci ali vzorci se pojavljajo kot ponavljajoče se oblike, ki jih je včasih mogoče opisati ali predstaviti z matematičnimi modeli.
Geometrija v naravi in življenju je v številnih oblikah in oblikah, kot so simetrija, spirale ali valovi.
Zgodovina
Prvič so se starogrški filozofi in znanstveniki - Pitagora, Empedokle in Platon - lotili vprašanj geometrije v naravi. Z analizo primerov predvidljivih ali idealnih geometrijskih oblik pri rastlinah in živalih so poskušali prikazati red in simetrijo v naravi.
Sodobni poskusi preučevanja geometrije v naravi so se začeli v 19. stoletju s prizadevanji belgijskega fizika Josepha Plateauja, ki je razvil koncept minimalne površine milnega mehurčka. Prvi sodobni poskusi so se najprej osredotočili na prikaz idealnih in predvidljivih geometrijskih oblik, nato pa so se usmerili v razvoj modelov, ki napovedujejo pojav in manifestacijo geometrije v naravi.
V 20. stoletju je matematik Alan Turing delal na mehanizmih morfogeneze, ki pojasnjuje videz pri živalihrazlični vzorci, črte, lise. Malo kasneje bo biolog Aristide Lindenmeier skupaj z matematikom Benoitom Mandelbrotom dokončal delo na matematičnih fraktalih, ki so ponovili vzorce rasti nekaterih rastlin, vključno z drevesi.
znanost
Sodobne znanosti (matematika, fizika in kemija) s pomočjo tehnologij in modelov poskušajo ne le razložiti, temveč tudi napovedati geometrijske vzorce, ki jih najdemo v naravi.
Oblika in barva mnogih živih organizmov, kot so pav, kolibri in morske školjke, nista le lepa, ampak tudi geometrijsko pravilna, kar pritegne radovednost znanstvenikov. Lepoto, ki jo opazujemo v naravi, lahko povzročimo naravno, matematično.
Opaziti naravne vzorce v matematiki razlaga teorija kaosa, ki deluje s spiralami in fraktali. Takšni vzorci upoštevajo zakone fizike, poleg tega pa fizika in kemija z uporabo abstraktne matematike napovedujeta oblike kristalov, tako naravnih kot umetnih.
Biologija pojasnjuje geometrijo v naravi z naravno selekcijo, pri čemer je redne značilnosti, kot so črte, lise, svetle barve, mogoče razložiti s potrebo po maskiranju ali pošiljanju signalov.
Vrste vzorcev
V naravi je veliko ponavljajočih se vzorcev, ki se pojavljajo v različnih geometrijskih oblikah. Vrste osnovnih pravilnosti geometrije v naravi, fotografije in njihove opise najdete spodaj.
Simetrija. Ta geometrijska oblika je ena najpogostejših v naravi. Najpogostejši pri živalihzrcalna simetrija - metulji, hrošči, tigri, sove. Najdemo ga tudi v rastlinah, kot so javorjevi listi ali cvetovi orhidej. Poleg tega je simetrična geometrija v naravi lahko radialna, pet žarka ali šestkratna, kot snežinke.
Fraktali. V matematiki so to samopodobne konstrukcije, ki so neskončne. V naravi je nemogoče zaznati tako neskončno samoponavljajočo se obliko, zato se približki fraktalnih vzorcev v naravi imenujejo geometrijski fraktali. Takšno geometrijo lahko v naravi opazimo v listih praproti, brokoliju, sadju ananasa.
Spirale. Te oblike so še posebej pogoste med mehkužci in polži. Znanstveniki opazujejo spiralne oblike v vesolju, na primer spiralne galaksije. Spirala se imenuje Fibonaccijevo zlato razmerje.
Meanders. Naključnost dinamičnih sistemov v matematiki se v naravi kaže v oblikah, kot so meandri in tokovi. Naravna geometrija ima obliko lomljene ali bolj ukrivljene črte, kot je rečni tok.
Valovi. Povzročajo jih motnje in gibanje zraka, vetrni tokovi, ki se širijo tako po zraku kot po vodi. V naravi to niso samo morski valovi, ampak tudi puščavske sipine, ki lahko tvorijo geometrijske oblike – črte, polmesece in parabole.
Mozaik. Ustvarjeno s ponavljanjem istih elementov na površini. Mozaično geometrijo v divjih živalih najdemo pri čebelah: gradijopanj satja - ponavljajoče se celice.
Oblikovanje vzorcev
V biologiji je nastanek geometrijske barve posledica procesa naravne selekcije. Že sredi 20. stoletja je Alan Turing uspel opisati mehanizem za pojav lis in črt v barvi živali - poimenoval ga je reakcijsko-difuzijski model. Nekatere celice telesa vsebujejo gene, ki jih nadzirajo kemične reakcije. Morfogen vodi do tvorbe kožnih predelov s temnim pigmentom (lise in črte). Če je morfogen prisoten v vseh kožnih celicah - dobimo barvo panterja, če je prisoten neenakomerno - običajni pegasti leopard.
