Reguliarios daugybės gyvūnų gamta

Kas atsitiktų, jei pasaulyje būtų tik vienas paveikslas, pavyzdžiui, tokia forma kaip stačiakampis? Kai kurie dalykai nepasikeistų: durys, krovininės priekabos, futbolo laukai - jie visi atrodė vienodi. Bet ką daryti su durų rankenomis? Jie būtų šiek tiek keblūs. Ir automobilių ratai? Tai būtų neveiksminga. Ir futbolas? Sunku įsivaizduoti. Laimei, pasaulyje yra daug įvairių formų. Ar yra natūralios paprastos daugiagyvių ? Taip, ir yra daug jų.

Kas yra daugiakampis?

Tam, kad figūra būtų daugiakampis, tam tikros sąlygos yra būtinos. Pirma, turi būti daugybė pusių ir kampų. Be to, tai turi būti uždara forma. Reguliarusis daugiakampis yra figūra su visomis vienodomis pusėmis ir kampais. Todėl neteisingai jie gali būti šiek tiek deformuoti.

Reguliarių daugiakampių tipai

Koks yra minimalus skaičius, kurį gali turėti įprastas daugiakampis? Viena linija negali turėti daugybę pusių. Abi pusės taip pat negali patenkinti ir suformuoti uždarą formą. Ir trys pusės gali - taip pasirodo trikampis. Ir kadangi mes kalbame apie reguliarius daugiakampius, kur visos pusės ir kampai yra lygūs, mes turime omenyje lygiakraštinį trikampį.

Jei pridėsite dar vieną pusę, gausite kvadratą. Ar stačiakampis, kuriame pusės nėra vienodos, gali būti įprastas daugiakampis? Ne, šis skaičius bus vadinamas stačiakampiu. Jei pridėsite penktąją pusę, gausite penkiakampį. Taigi, yra šešiakampiai, heptagons, aštuonkampiai ir tt begalybės.

Elementarioji geometrija

Daugiakampiai yra skirtingų tipų: atvirų, uždarų ir savarankiškai susikertančių. Elementarioje geometrijoje daugiakampis yra plokščioji figūra, kurią apriboja galutinė grandžių iš tiesų linijinių segmentų formos uždara polineleja ar kontūras. Šie segmentai yra kraštai arba kraštai, o taškai, kuriuose yra du kraštai, yra viršūnės ir kampai. Vidinę daugiakampio dalį kartais vadina kūnu.

Polyhedriai gamtoje ir žmogaus gyvenime

Nors penkiakampių modelių gausu daugelio gyvenimo formų, mineralinis pasaulis nori dvigubos, trigubos, keturios ir šeštosios simetrijos. "Hexagon" yra stora forma, kuri užtikrina maksimalų konstrukcinį efektyvumą. Jis labai dažnas molekulių ir kristalų srityje, kur beveik nėra penkiakampių formų. Steroidai, cholesterolis, benzenas, vitaminai C ir D, aspirinas, cukrus, grafitas yra visos šeštosios simetrijos pasireiškimai. Kur yra natūralios daugiasluoksnės? Garsiausią šešiakampę architektūrą sukuria bitės, lapai ir šunys.

Šešios vandens molekulės sudaro kiekvieno sniego kristalo šerdį. Taigi pasirodo snaigė. Kirmėlio šonkaulis yra sandariai supakuotas šešiakampis išdėstymas. Kokios yra teisingos daugiasluoksnės būtybės? Tai yra vandens ir deimantų, bazalto kolonų, akių epitelio ląstelių, kai kurių augalų ląstelių ir daug daugiau kristalai. Taigi, natūraliai sukurtos daugiagarsio, tiek gyvenamosios, tiek negyvenamosios, yra žmogaus gyvenime daugybe ir įvairove.

Kas lemia šešiakampių populiarumą?

Snaigės, organinės molekulės, kvarciniai kristalai ir kolonėlės bazaltai yra šešiakampiai. Tai yra būdinga simetrija. Labiausiai ryškus pavyzdys yra medus, kurio šešiakampio struktūra mažina erdvinį defektą, nes visas paviršius yra sunaudojamas labai racionaliai. Kodėl padalyti į vienodas ląsteles? Bitės gamina reguliarias daugiasluoksnes gamtoje, kad jas galėtų naudoti savo reikmėms, įskaitant medaus laikymą ir kiaušinių dedimą. Kodėl gamta pageidauja šešiakampių? Atsakymą į šį klausimą galima pateikti elementarioje matematikoje.

• Trikampiai. Imk 428 lygiagrečių trikampių, kurių pusė yra apie 7,35 mm. Jų bendras ilgis yra 3 * 7.35 mm * 428/2 = 47.2 cm.
• Stačiakampiai. Mes užimame 428 kvadratus su 4,84 mm ilgio, jų bendras ilgis yra 4 * 4,84 m * 428/2 = 41,4 cm.
• Šešiakampiai. Ir pagaliau užimkite 428 šešiakampius su 3 mm šonu, jų bendras ilgis yra 6 * 3 mm * 428/2 = 38,5 cm.

Šešiakampių pergalė yra akivaizdi. Tai yra tokia forma, kuri padeda sumažinti erdvę ir leidžia jums įrašyti kiek įmanoma daugiau skaičių mažesnėje srityje. Ląstelės, kuriose bitės saugo gintaro nektarą, yra tikslūs inžinerijos dalykai, daugybė prizmių ląstelių su puikiai šešiakampiu skerspjūviu. Vaško sienos pagamintos labai tiksliai, ląstelės kruopščiai pakreipiamos, kad būtų išvengta klampus medaus praradimo, o visa struktūra yra suderinta pagal Žemės magnetinį lauką. Keista, kad bitės dirba vienu metu, koordinuodamos savo pastangas.

Kodėl yra šešiakampiai? Tai paprasta geometrija

Jei norite surinkti kartu tokios pačios formos ir dydžio ląsteles, kad jie užpildytų visą plokštumą, veiks tik trys reguliarūs skaičiai (su visomis pusėmis ir vienodais kampais): lygiakraščiai trikampiai, kvadratai ir šešiakampiai. Iš jų šešiakampės ląstelės turi mažiausiai bendrą sienelės ilgį, palyginti su tos pačios srities trikampiais ar kvadratais.

Todėl šešioliktainių pasirinkimas bitėms yra prasmingas. Dar jau aštuonioliktame amžiuje mokslininkas Čarlzas Darvinas teigė, kad šešiakampiai mediniai "yra idealūs taupant darbo jėgą ir vašką". Jis tikėjo, kad natūrali atranka davė bičių instinktus kurti šias vaško kameras, kurių pranašumas buvo mažiau energijos ir laiko suteikimas nei kitų formų kūrimas.

Daugiasluoksnės gamtos pavyzdžiai

Kai kurių vabzdžių junginiai yra supakuoti į šešiakampį, kuriame kiekvienas veidas yra objektyvas, prijungtas prie ilgos plonosios tinklainės ląstelės. Konstrukcijos, kurias sudaro biologinių ląstelių grupės, dažnai turi formas, kontroliuojamas pagal tas pačias taisykles kaip burbuliukai muilo tirpale. Mikroskopinė akies veido struktūra yra vienas iš geriausių pavyzdžių. Kiekvienoje pusėje yra keturių šviesai jautrių ląstelių grupė, kuri turi tokią pačią formą kaip ir keturi paprasti burbulai.

Kas lemia šių muilo filmų taisykles ir burbulų formą? Gamta yra dar labiau susijusi su taupymu nei bites. Burbulai ir muilo plėvelės yra pagamintos iš vandens (be muilo), o paviršiaus įtempimas atkreipia skysčio paviršių taip, kad suteiktų jam mažiausią įmanomą plotą. Štai kodėl lašai yra sferiniai (daugiau ar mažiau), kai jie patenka: sfera turi mažesnį paviršiaus plotą nei bet kokia kita tos pačios apimties forma. Dėl vaško lapo, vandens lašeliai ištraukiami į mažas granules dėl tos pačios priežasties.

Šis paviršiaus įtempimas paaiškina burbulų plytelių ir putų modelį. Putplasys ieškos struktūros, kuri turi mažiausią bendrą paviršiaus įtempimą, kuris užtikrins mažiausią sienelės plotą. Nors silikoninių plėvelių geometrija diktuojama mechaninių jėgų sąveikos, ji mums neleidžia, kokia bus putų forma. Tipiame putplasyje yra įvairių formų ir dydžių daugiasluoksnės ląstelės. Jei atidžiai pamatysite, teisinga daugiapakopė gamta nėra tokia teisinga. Jų kraštai retai būna visiškai tiesūs.

Teisingi burbuliukai

Tarkime, kad jūs galite sukurti "idealų" putą, kurioje visi burbuliukai turi tokį pat dydį. Kokia yra puiki ląstelės forma, dėl kurios bendras burbulo sienos plotas yra kuo mažesnis. Tai buvo aptariama daugelį metų ir ilgą laiką buvo manoma, kad idealus ląstelių formos yra 14 puslankių daugiasluoksnės su kvadratinėmis ir šešiakampėmis pusėmis.

1993 m. Buvo sukurta ekonomiškesnė, nors ir mažiau išdėstyta struktūra, susidedanti iš kartojamos aštuonių skirtingų ląstelių formų grupės. Šis sudėtingesnis modelis buvo naudojamas kaip įkvėpimas putų plunksnos stadiono dizainui 2008 m. Olimpinėse žaidynėse Pekine.

Ląstelių susidarymo putojime taisyklės taip pat kontroliuoja tam tikrus ląstelėse pastebėtus modelius. Ne tik kompozicinė muselės akis rodo tą patį šešiakampę faseto fasuotę kaip plokščią burbuliuką. Šviesiai jautrios ląstelės kiekvieno atskiro lęšio viduje taip pat jungiasi prie grupių, kurios atrodo kaip muilo burbulai.

Daugiasluoksnis pasaulis gamtoje

Daugelio skirtingų tipų organizmų ląstelės, nuo augalų iki žiurkių, turi membranas su tokiomis mikroskopinėmis struktūromis. Niekas nežino, ką jie turi, bet jie yra tokie plačiai paplitę, kad yra teisinga manyti, kad jie turi tam tikrą naudingą vaidmenį. Galbūt jie išskiria vieną biocheminį procesą iš kito, vengdami kryžminio įsikišimo.

Arba galbūt tai yra tik efektyvus būdas sukurti didelę darbo plokštumą, nes daugybė biocheminių procesų vyksta ant membranų paviršiaus, kuriuose gali būti dedami fermentai ir kitos aktyvios molekulės. Kad ir koks būtų natūralios daugiapakopės funkcijos, nesistenkite sukurti sudėtingų genetinių instrukcijų, nes fizikos įstatymai tai padarys tau.

Kai kuriuose drugeliuose yra sparnuoti dribsniai, kuriuose yra užsisakyta patvarios medžiagos "chitinas" labirintas. Šviesos bangų, nukreipiančių nuo įprastų briaunų ir kitų konstrukcijų spindulio paviršiuje, poveikis lemia tai, kad kai kurie bangos ilgiai (tai yra kai kurios spalvos) išnyksta, o kiti sustiprina vienas kitą. Taigi, daugiakampio struktūra suteikia puikias priemones gyvulinės spalvos gamybai.

Kad būtų pagaminti užsispyrę kietojo mineralo tinklai, atrodo, kad kai kurie organizmai sudaro minkštų lanksčių membranų formą ir kristalizuoja kietą medžiagą viename iš tarpperpinuotų tinklų. Tuščiavidurių mikroskopinių kanalų, esančių netikėto jūrų šikšnos, žinomo kaip jūrų pele, chitininių erškėčių plikinė struktūra, šias plaukus pavaizduojančias struktūras paverčia natūraliais optiniais pluoštais, kurie gali nukreipti šviesą, pakeičiant ją nuo raudonos iki melsvai žalios, priklausomai nuo apšvietimo krypties. Ši spalva gali padėti apsisaugoti nuo plėšrūnų.

Gamta yra labiau matoma

Augalų ir gyvūnų pasaulis yra gausu pavyzdžių daugybės gyvosios gamtos, taip pat negyvų pasaulio akmenų ir mineralų. Iš grynai evoliucijos požiūriu šešiakampioji struktūra yra energijos vartojimo optimizavimo lyderė. Be akivaizdžių pranašumų (taupant erdvę), daugiasluoksniai tinkleliai suteikia daugybę veidų, todėl padidėja kaimynų skaičius, kuris turi teigiamą poveikį visai struktūrai. Galutinis rezultatas yra tai, kad informacija plinta daug greičiau. Kodėl tokia įprasta yra tinkama šešiakampė ir nereguliarus žvaigždžių daugiapakopis? Tikriausiai taip reikia. Gamta geriausiai žino, ji geriausiai žino.