Matematikusok új természetben fellelhető alakzatot fedeztek fel

Megjelenés: 2024.09.23.

Gábor Domokos matematikus, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem munkatársaival visszatért a periodikus sokszögű burkolatokhoz — de ezúttal azt vizsgálták, mi történik, ha néhány sarkot lekerekítenek.

Matematikusok egy új alakzatcsoportot írtak le, amely gyakran előfordul a természetben, például a Nautilus ikonikus csigaházában található kamrákban és a növények magjainak rendeződésében. Ez a kutatás a "csempézés" matematikai koncepcióját vizsgálja, vagyis azt, hogyan helyezkednek el alakzatok egy felületen. Az új geometriai építőelemeknek lekerekített sarkai vannak, amelyeket "lágy sejteknek" neveztek el. Ezen lekerekített sarkok miatt új lehetőségek nyílnak meg a tér kitöltésére hézagok nélkül.

A kutatók algoritmust dolgoztak ki a geometriai csempék sima átalakítására, és megvizsgálták az így létrejövő alakzatok széles skáláját. Két dimenzióban a lehetőségek korlátozottak, de három dimenzióban a lágy sejtek meglepő tulajdonságokat mutattak. A lágy sejtek lehetővé teszik a tér kitöltését sarkok nélkül, ami csökkenti az anyaglehajlás és a szerkezeti gyengeségek költségeit. A természetben az ilyen alakzatok példái közé tartoznak a szigetek a fonatos folyókban, a hagyma koncentrikus rétegei és a biológiai sejtek szövetei.

Az elemzés ezen formálisítása azért is különleges, mert klasszikus geometriát használ, amit már évszázadok óta ismertek, mégis eddig senki nem írta le ilyen formában. A kutatók remélik, hogy munkájuk nemcsak matematikai újításokat hoz, hanem gyakorlati alkalmazásokat is, például az építészetben, ahol a sarkok elkerülése strukturális előnyökkel jár.

A tanulmány fordulópontját a Nautilus csigaház vizsgálata jelentette. A kutatók felfedezték, hogy a csigaház kamrái nem tartalmaznak sarkokat, ami pontosan illeszkedik a lágy sejtek koncepciójához.

Összességében ez az új, lágy sejtekre épülő geometriai leírás új perspektívát nyújt a természetben megfigyelhető struktúrák megértéséhez és terápiás alkalmazásokhoz egyaránt.

Alt text

[Eredeti cikk fordítása]

[Eredeti cikk]

Feeds