במשך מאות שנים רבות האנושות מנסה לתאר את העולם בצורה מדעית. כל תגלית חדשה במדע נעשית מסובכת יותר ויותר. מתמטיקה מקלה מאוד על משימה זו. זה נפוץ מאוד באופיו: דפוסים מספריים בחמניות, קצב רביית הזרעים, יש אפילו נוסחאות מתמטיות שיכולות לחזות את התרחשותם של חורים שחורים. חלקם משוכנעים שניתן לתאר את כל היקום שלנו על ידי נוסחאות. לכל מה שאנו צופים יש הסבר מתמטי, זה חל אפילו על חריגות המורכבות והמדהימות ביותר.
להלן רשימה של 10 דברים בטבע שקשורים למדע מדויק:
1
חורים שחורים
עצם קיומם של חורים שחורים ניבא על ידי מתמטיקאים. עם זאת, לא היה להם מושג מה זה. הנוסחה לחורים שחורים הייתה תעלומה מתמטית של ממש. לכן, חורים שחורים תופסים בצדק מקום בחלק העליון הזה. סטיבן הוקינג בשנות השבעים גילה שהם פולטים קרינה. בתחילה הייתה תיאוריה שלפיה שום דבר לא יכול לעמוד בפני השפעות של חורים שחורים, אך מאז 2014 אנשים הגיעו למסקנה שכמות קטנה של אור עדיין יכולה לברוח.
ההערכה היא כי יש חור שחור במרכז כל גלקסיה. למעשה, מדובר בהצטברות של מסה אדירה בנפח קטן. לדוגמה, על מנת שהכוכב שלנו יהפוך לחור שחור, עליו להיות דחוס לגודל אגוז. זו אחת התופעות המתמטיות המרשימות בטבע.
למי שמתעניין בחלל, באתר שלנו most-beauty.ru פרסמנו מאמר מעניין על הכוכבים היפים והבלתי שגרתיים ביקום.
2
DNA
ה- DNA חשוב לכל האורגניזמים החיים. הוא מכיל את רוב הקוד הגנטי הקובע את הצמיחה, ההתפתחות והיכולת שלנו להתרבות צאצאים. החיים שלנו משפיעים על ה- DNA, וה- DNA משפיע על חיינו. מבנה ה- DNA מתאם למספרים ברצף פיבונאצ'י ביחס קרוב מאוד.
רצף פיבונאצ'י הוא מודל מתמטי המתאר תופעות רבות בטבע: רביית ארנב, מבנה מעטפת של חילזון, הוריקנים ועוד ועוד. פיבונאצ'י נחשב למתמטיקאי הגדול ביותר של אירופה של ימי הביניים.
3
פתיתי שלג
פתיתי שלג הם דוגמא מדהימה לסימטריה בטבע. כל "עלה כותרת" של פתית שלג זהה לזה האחר, אלא אם כן הוא כמובן נפגע. זה נראה די פשוט, אך המדע נאבק כבר שנים רבות בכדי להסביר את התופעה. כל פתית שלג ייחודית במבנה שלה. והשאלה עלתה: איך הם יכולים להיות יחודיים אך יחד עם זאת סימטריים? התשובה היא שמדובר בתנאי הכרחי לקיום הקשר בין "עלי הכותרת". אם הם לא היו אותו הדבר, פתית השלג פשוט הייתה מתפרקת. הייחודיות שלהם נובעת מהעובדה שהם נופלים מהשמיים בתנאים שונים.
4
זרעי חמניות
גם כאן ניתן לראות קשר עם רצף פיבונאצ'י. די קשה להסביר את המודל הזה במילים. בשורה התחתונה, הזרעים צומחים מהמרכז ויוצרים ספירלות. בשנת 1979, המדען פוגל הוציא נוסחה המדגימה את התפלגות הזרעים בתוך חמנית. ניתן להשוות את התמונה המתקבלת עם רצף פיבונאצ'י.
5
חלות דבש
דבש הוא מוצר שלעולם לא מתקלקל. אפילו בתוך הפירמידות המצריות, עדיין נמצא דבש אכיל. הדבורים בונות חלות דבש כדי לאחסן בהן דבש. צורת חלת הדבש אידיאלית מבחינת חוזק לחלל פנוי. מתמטיקאים הרחיקו לכת להוכיח ששום מבנה אחר לא יהיה אופטימלי יותר למטרה זו.
6
ליקוי חמה
ליקוי חמה מתחולל כאשר הירח נמצא בקו ישר בין כדור הארץ לשמש. זו עוד דוגמא מדהימה למתמטיקה בטבע. קוטר השמש הוא 1.4 מיליון ק"מ; על הירח הוא 3.5 אלף ק"מ. זה הבדל עצום. עם זאת, השמש נמצאת הרבה יותר גדולה מאיתנו מאשר הירח. זה מאפשר לירח לסגור בצורה מושלמת את השמש. זה כנראה קרה במקרה; לפחות אין מידע על דפוסים כאלה. על פי מדענים, הירח מתרחק בהדרגה מהאדמה. אם זה יימשך, אנחנו כבר לא יכולים לצפות בליקוי חמה כל כך צבעוני.
7
פגזי חילזון
יש יחס שנקרא יחס הזהב. זה מבוסס על רצף פיבונאצ'י ויכול להיות מיוצג כספירלת זהב. פגזי חילזון רבים עומדים ביחס ישר לספירלת הזהב. צורת הקליפה תמיד נשארת ללא שינוי, רק גודלה משתנה.
אגב, יש לנו מאמר על החלזונות היפים בעולם. אנו ממליצים בחום להסתכל בתמונות מדהימות של רכיכות אלה.
8
רשת
יש עכבישים שמסתובבים רשת עגולה. תבנית הרשת סימטרית כמעט לחלוטין, והצורה קרובה למעגל מושלם. לעכבישים נראה תחושת ריחוק מצוינת. עדיין לא ידוע כיצד הם עושים זאת. אנו אפילו לא יכולים לגלות מדוע הם אורגים את זה בדרך זו. אולי הם עושים זאת מסיבות של חוזק מירבי. או אולי הם סתם עכבישים מטופשים שבעצמם לא יודעים מה הם עושים. כך או אחרת, זו דוגמה חיה למתמטיקה בטבע.
9
תווי פנים
אפילו התכונות של פנים אנושיות עונות על כלל יחס הזהב. מחקרים מראים כי אנשים שתכונותיהם קשורות יותר ליחס הזהב נראים אטרקטיביים יותר עבור אחרים. למרבה הצער, המתמטיקה אינה טובה לא פחות לכולם.
10
גלקסיות
גלקסיות. זה משהו שקשה לדמיין. ואפילו הם קשורים ליחס הזהב. למעשה משתמשים באותו מודל מתמטי כמו במקרים עם פגזי חילזון והוריקנים. עם זאת, העניין אינו מוגבל לרצף פיבונאצ'י אחד. הגלקסיה שלנו, שביל החלב, נראית סימטרית. כאילו מחצית אחת היא תמונת ראי של האחר. זה גורם לנו לתהות: האם יש עותק נוסף של מערכת השמש שלנו ביקום?