Čo ak je matematika základnou súčasťou prírody, nie niečo, s čím prišli ľudia?

(UrsaHoogle/Getty Images)

Príroda je nezastaviteľná sila a navyše krásna. Všade, kam sa pozriete, je svet prírody pretkaný úchvatné vzory ktoré sa dajú opísať matematikou. Od včiel po cievy, papradie po tesáky, matematika môže vysvetliť, ako taká krása vzniká.

Matematika je často popisovaná týmto spôsobom ako jazyk alebo nástroj, ktorý ľudia vytvorili, aby presne opísali svet okolo seba.

Ale je tu ďalší myšlienkový smer, ktorý naznačuje, že matematika je vlastne to, z čoho sa skladá svet; že príroda sa znova a znova riadi rovnakými jednoduchými pravidlami, pretože matematika je základom základných zákonov fyzikálneho sveta.



To by podľa filozofa Sama Barona z Austrálskej katolíckej univerzity znamenalo, že matematika v prírode existovala dávno predtým, ako ju vynašli ľudia.

'Ak matematika vysvetľuje toľko vecí, ktoré vidíme okolo seba, potom je nepravdepodobné, že matematika je niečo, čo sme vytvorili,'Baron píše.

Namiesto toho, ak uvažujeme o matematike ako o základnej zložke prírody, ktorá dáva štruktúru fyzickému svetu, ako Baron a ďalšie naznačujú, že by nás to mohlo podnietiť, aby sme prehodnotili svoje miesto v ňom, a nie aby sme sa kochali vlastnou kreativitou.

(Westend61/Getty Images)

Svet vytvorený z matematiky

Toto myslenie sa datuje od gréckeho filozofa Pytagoras (okolo 575-475 pred Kr.), ktorý bol najprv identifikujte matematiku ako jeden z dvoch jazykov, ktoré dokážu vysvetliť architektúru prírody; druhá je hudba. Myslel si, že všetky veci sú vyrobené z čísel; že vesmír bol „vytvorený“ matematikou, ako barón kladie to .

O viac ako dve tisícročia neskôr vedci stále robia veľa, aby odhalili, kde a ako sa v prírode objavujú matematické vzorce, aby odpovedali na niektoré veľké otázky – ako napr.prečo karfiol vyzerá čudne dokonale.

„Strávili sme veľa hodín horúčkovitým rozoberaním kvietkov [karfiolu], ich počítaním, meraním uhlov medzi nimi,“píšeMatematik Etienne Farcot z University of Nottingham, ktorý študoval rast karfiolu v snahe porozumieť týmto „záhadným kapustám“.

Fraktály sú nádherné, samo sa opakujúce vzory, ktoré sa okrem niektorých karfiolov nachádzajú aj v listoch papradí, rozvetvených krvných cievach a prstencoch Saturnu. Fraktály sú geometrické tvary zložené z menších a menších kópií samých seba, čím vytvárajú fascinujúcu „sebapodobnosť“, ktorá je nekonečne hlboká.

Mandelbrotova súprava (čierna) v súvisle farebnom prostredí. ( Wolfgang Beyer/Wikimedia, CC BY-SA 3.0 )

Hoci iba matematické alebo počítačom vytvorené fraktály sú skutočne dokonalé fraktály, príroda sa k tomu veľmi približuje.

'Tieto opakujúce sa vzory sú všade v prírode,' hovorí matematik Thomas Britz z University of New South Wales v Sydney, Austrália. „V snehových vločkách, riečnych sieťach, kvetoch, stromoch, blesk zasiahne – dokonca aj v našich krvných cievach.“

(VerboseDreamer/ Wikimedia Commons )

Časť kúzla fraktálov spočíva v tom, že pomáhajú vysvetliť, ako sa z jednoduchosti rodí zložitosť. Ako povedal Benoît Mandelbröt, matematik poľského pôvodu, ktorý vymyslel termín fraktál, povedal v roku 2010: „Zázraky bez dna pramenia z jednoduchých pravidiel, ktoré sa bez konca opakujú.“

Rozvetvujúce sa riečne systémy tiež vyrezávajú takmer dokonalé fraktálne vzory v krajine.

Tieto vzorce sú také trvalé, že v jednom prípade archeológovia hľadal chýbajúce fraktály odvodiť, že starí Egypťania mohli upraviť riečne kanály pri stavbe pyramíd v blízkosti.

Jazero Erepecu a rieka Trombetas v Brazílii. ( NASA Earth Observatory )

Zdá sa, že aj hmyz sa riadi matematickými princípmi.

Či už to vedia alebo nie, včely stavajú šesťuholníkový plást spôsobom, ktorý vytvára najviac úložného priestoru s použitím najmenšieho množstva materiálov – teória známa ako „domoština o plástoch“, ktorá bola konečne preukázané od amerického matematika Thomasa Halesa v roku 1999.

Niektoré druhy cikád majú tiež životný cyklus zameraný na prvočísla. Z ich podzemných nôr vychádzajú roje dvoch severoamerických druhovkaždých 13 alebo 17 rokov, trik, ktorý si vedci myslia pomáha cikádam vyhnúť sa predátorom s pravidelnejšími rytmami.

( Meggyn Pomerleau/Unsplash )

Nezabúdajme na „obľúbené“ čísla prírody, Fibonacciho čísla , kde každé číslo v postupnosti je súčtom predchádzajúcich dvoch. Fibonacciho čísla sú viditeľné v slnečnicové semienka , šišky a ananásy.

Špirálové galaxie a mušle nautilus napodobňujú aj tzv zlaté špirály rastom v logaritmickom pomere s každým štvrťrokom.

Ale aj keď matematické vzorce možno v prírode vidieť všade, nedávne objavy naznačujú, že spojenie medzi matematikou a prírodou je ešte hlbšie, spôsobmi, ktoré si len začíname uvedomovať.

(James L. Amos/Getty Images)

Začiatkom tohto roka vedci objavili to, čo opísali ako apredtým neznámy prírodný zákon: rastový vzor, ​​ktorý opisuje, ako sa v prírode znovu a znovu vytvárajú špicaté tvary – od žraločích zubov a pavúčích tesákov až po vtáčie zobáky a dinosaurus rohy.

'Rozmanitosť zvierat, a dokonca aj rastlín, ktoré sa riadia týmto pravidlom, je ohromujúca,' evolučný biológ Alistair Evans z Monash University v Austrálii. povedal v čase, keď objavili matematický vzorec, nazvaný „silová kaskáda“.

'Našli sme ho takmer všade, kde sme sa pozreli v kráľovstvách života - u živých zvierat a tých, ktoré vyhynuli milióny rokov.'

V roku 2015 boli vedci tiež potešení, že našli klasický vzorec pre Pi – vždy konštantný pomer medzi obvodom kruhu a jeho priemerom –číha v atómoch vodíka.

Tento objav nás okružným spôsobom privádza späť k myšlienke, že matematika poskytuje štrukturálny rámec pre fyzický svet. Je to zaujímavý nápad na zábavu – pokiaľ vám hlava nevybuchne.

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.