Hitech logo

Идеи

Математики увидели скрытую геометрию жизни

TODO:
Георгий Голованов29 февраля, 16:05

Мир математических теорий далек от реального, но команде ученых удалось найти связь между уравнениями, задающими геометрические фигуры, и их воплощением в природе. Венгерские математики сообщили об открытии форм нового типа, которые они называли «мягкими ячейками». У них отсутствуют явно выраженные углы и, тем не менее, они стыкуются в двух и трех измерениях. Такие формы встречаются в живой природе, но прежде не были описаны математически.

Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

«Главная проблема геометрии — замощение пространства плитками простой структуры, — говорится в статье, которую ученые из Технологического университета Будапешта выложили на сайте arxiv.org. — Классические решения, такие как треугольники, квадраты и шестиугольники в плоскости и кубы или другие многогранники в трехмерном пространстве содержат острые углы и плоские грани. Однако природные мозаичные покрытия отличается формами с изогнутыми ребрами, не плоскими гранями, а острые углы встречаются редко. Важный вопрос: как связать прототипичную плитку с острыми углами с более мягкими естественными формами».

Авторы полагают, что нашли решение в новом, «бесконечном» классе многогранников, которые представляют собой «смягченные» версии плиток с точечными решетками. «Эти формы встречаются в искусстве, но также и в биологии, — сказал Габор Домокос, руководитель научной группы. — Если взглянуть на мышечные ткани, то можно заметить, что ячейки имеют всего два острых угла, на один меньше, чем в треугольнике — это особенный тип замощения».

В двумерном пространстве эти мягкие формы легко поддаются описанию — это ячейки с искривленными границами, у которых всего два угла. В трехмерном пространстве все становится сложнее, но суть та же: изогнутость и минимум углов, пишет Popular Mechanics.

«Мы заметили, что архитекторы находили эти формы интуитивно, когда хотели избежать углов», — сказал Домокос.

В качестве примера из биологии авторы приводят морские ракушки. Формируясь из множества камер, раковина растет, подчиняясь определенной закономерности. Воспользовавшись томографом, ученые увидели, что в трех измерениях у раковин нет острых углов, хотя в двумерном виде они выглядят иначе. Это натолкнуло их на мысль, что морская раковина является самым простым примером формы нового типа. А также показало, насколько природа опережает людей с их нынешним пониманием геометрии.

Гипотетическую червоточину в пространстве-времени обычно изображают в виде туннеля между водоворотами света. Пока никто не знает, как они могли бы выглядеть в реальности. Но российский физик Роман Конопля рассчитал ее геометрию.