Regulāra daudznozaru daba

Kas notiktu, ja pasaulē būtu tikai viena veida figūra, piemēram, tāda forma kā taisnstūris? Dažas lietas nemainītos: durvis, kravas piekabes, futbola laukumi - viņi visi izskatās vienādi. Bet ko par durvju rokturiem? Viņi būtu mazliet dīvaini. Un automašīnu riteņi? Tas būtu neefektīvs. Un futbols? Tas ir grūti iedomāties. Par laimi, pasaulē ir daudz dažādu formu. Vai pastāv regulāras daudznozaru sugas ? Jā, un daudzi no viņiem ir.

Kas ir daudzstūris?

Lai skaitlis būtu daudzstūris, ir nepieciešami noteikti nosacījumi. Pirmkārt, jābūt daudzām malām un leņķiem. Turklāt tam jābūt slēgtā formā. Regulārs daudzstūris ir skaitlis ar visām vienādām pusēm un leņķiem. Attiecīgi, nepareizi, tie var nedaudz deformēties.

Regulāro daudzstūru veidi

Kāds ir minimālais pušu skaits, kam ir regulārs daudzstūris? Vienai līnijai nevar būt daudzas puses. Abas puses arī nespēj apmierināt un veidot slēgtu formu. Un trīs puses var - tā izrādās trīsstūris. Un tā kā mēs runājam par regulāriem daudzstūrajiem, kur visas malas un leņķi ir vienādi, mēs domājam vienādmalu trīsstūri.

Ja pievienojat vēl vienu pusi, jūs saņemat kvadrātu. Vai taisnstūris, kurā malas nav vienādas, var būt regulārs daudzstūris? Nē, šis skaitlis tiks saukts par taisnstūri. Ja pievienojat piekto pusi, jūs saņemat pentagonu. Tātad ir sešstūri, heptagons, astoņstūri un tā tālāk bezgalība.

Elementārā ģeometrija

Daudzstūra ir dažāda veida: atvērta, slēgta un pašregulējoša. Elementārajā ģeometrijā daudzstūris ir plakne, kas ir ierobežota ar taisnu līniju ierobežotu ķēdi slēgtas šķeltas līnijas vai kontūras formā. Šie segmenti ir malas vai malas, un punkti, kur ir divas malas, ir virsotnes un stūri. Daudzstūra iekšējo daļu dažreiz sauc par tā ķermeni.

Polyhedra dabā un cilvēka dzīvē

Kaut arī piecstūra malu daudzums ir daudzās dzīvās formās, minerālvielu vide priekšroka dod divkāršu, trīskāršu, četrkāršotu un sešpadsmitkārtīgu simetriju. Sešstūris ir blīva forma, kas nodrošina maksimālu strukturālo efektivitāti. Tas ir ļoti izplatīts molekulu un kristālu jomā, kur gandrīz nenotiek pentagonu formas. Steroīdi, holesterīns, benzols, vitamīni C un D, aspirīns, cukurs, grafīts ir visas sešpadsmit simetrijas izpausmes. Kur ir raksturīga pareizā daudznozare? Visizslavētā sešstūra arhitektūra ir izveidota ar bitēm, mazuļiem un hornets.

Sešas ūdens molekulas veido katra sniega kristāla kodolu. Tātad izrādās sniegpārsla. Mutes malas veido cieši noslēgtu sešstūra formu. Kādas ir pareizās daudznozaru būtnes? Tie ir ūdens un dimantu kristāli, bazalta kolonnas, acu epitēlija šūnas, dažas augu šūnas un daudz vairāk. Tādējādi cilvēka radītās daudzveidīgās sugas, gan dzīvās, gan nedzīvās, daudzumā un šķirnē atrodas cilvēka dzīvē.

Kas nosaka sešstūru popularitāti?

Sniegpārslas, organiskās molekulas, kvarca kristāli un kolonnas bazalti ir sešstūri. Šī iemesla dēļ ir raksturīga simetrija. Visspilgtākais piemērs ir medus, kura sešstūra struktūra mazina telpisko defektu, jo visa virsma tiek ļoti racionāli patērēta. Kāpēc dalīt vienā un tajā pašā šūnā? Bites rada regulāras daudznozaru sugas, lai tos varētu izmantot savām vajadzībām, tostarp medus uzglabāšanai un olu ievietošanai. Kāpēc daba dod priekšroku sešstūrajam? Atbilde uz šo jautājumu var tikt sniegta ar elementāru matemātiku.

• Trijstūri. Ņemiet 428 vienādmalu trijstūri ar aptuveni 7,35 mm malu. To kopējais garums ir 3 * 7.35 mm * 428/2 = 47.2 cm.
• Taisnstūri. Mēs uzņemam 428 kvadrātus ar pusi aptuveni 4,84 mm, to kopējais garums ir 4 * 4,84 m * 428/2 = 41,4 cm.
• Sešstūri Un visbeidzot, ņemiet 428 sešstūrus ar 3 mm malu, to kopējais garums ir 6 * 3 mm * 428/2 = 38,5 cm.

Sešstūru uzvara ir acīmredzama. Šī forma palīdz samazināt atstarpi un ļauj ievietot pēc iespējas vairāk skaitļu mazākos apgabalos. Šūnas, kurās bišu glabā savu dzintara nektāru, ir brīnumi precīzai inženierijai, prismoidālo šūnu masīvam ar pilnīgi sešstūra šķērsgriezumu. Vaska sienas ir izgatavotas ar ļoti precīzu biezumu, šūnas ir uzmanīgi noliektas, lai novērstu viskoza medus zudumus, un visa struktūra ir izlīdzināta saskaņā ar Zemes magnētisko lauku. Pārsteidzoši, bites strādā vienlaicīgi, koordinējot savus centienus.

Kāpēc sešstūri? Šī ir vienkārša ģeometrija

Ja jūs vēlaties savākt kopā tādas pašas formas un izmēra šūnas, lai tās aizpildītu visu plakni, darbosies tikai trīs regulāras figūras (ar visām malām un vienādiem leņķiem): vienādmalu trijstūri, kvadrāti un sešstūraini. No tiem sešstūra šūnām ir nepieciešams vismaz kopējais sienas garums, salīdzinot ar tā paša apgabala trīsstūriem vai laukumiem.

Tādēļ sešu pakāpienu izvēle, ko veic bitēm, ir jēga. Jau astoņpadsmitajā gadsimtā, zinātnieks Čārlzs Darvins paziņoja, ka sešstūra stiebriņi "ir absolūti ideāli, glābjot darbu un vasku". Viņš uzskatīja, ka dabas izvēle deva bišu instinktus, lai radītu šīs vaska kameras, kurām priekšrocība bija nodrošināt mazāk enerģijas un laika nekā citu formu radīšana.

Daudzveidīgas dabas piemēri

Dažu kukaiņu saliktas acis ir iepakotas sešstūrainā veidā, kur katrs aspekts ir lēca, kas savienota ar tīklenes garu plānu šūnu. Struktūrām, kuras veido bioloģisko šūnu kopas, bieži ir formas, kuras tiek kontrolētas ar tādiem pašiem noteikumiem kā burbuļi ziepju šķīdumā. Viens no labākajiem piemēriem ir acs sejas mikroskopiskā struktūra. Katrs aspekts sastāv no četrām gaismas jutīgām šūnām, kuru forma ir tāda pati kā četru parastu burbuļu kopums.

Kas nosaka šos ziepju filmu noteikumus un burbuļu formu? Daba pat vairāk rūpējas par glābšanu nekā bites. Burbuļi un ziepju plēves ir izgatavotas no ūdens (pievienojot ziepes), un virsmas spraigums uzliek šķidruma virsmu tā, lai tā iegūtu mazāko iespējamo platību. Tāpēc, kad tie nokrītas, lodziņi ir sfēriski (vairāk vai mazāk): sfērai ir mazāka virsmas platība nekā jebkura cita tāda paša apjoma forma. Tajā pašā nolūkā uz vaska lapas ūdens šķīdumi tiek ievilkti mazās lodītēs.

Šī virsmas spriegums izskaidro burbuļu plostu un putu modeļus. Putu meklēs struktūru, kurai ir zemākais kopējais virsmas spraigums, kas nodrošinās mazāko sienas platību. Kaut arī ziepju plēvju ģeometrija ir atkarīga no mehānisko spēku mijiedarbības, tas mums nenosaka, kāda būs putu forma. Tipisks putas satur daudzveidīgas formas un izmērus. Ja paskatās, pareizā daudznozaru būtība nav tik laba. Viņu malas reti ir pilnīgi taisnas.

Labi burbuļi

Pieņemsim, ka jūs varat izveidot "ideālu" putu, kurā visi burbuļi ir vienāda izmēra. Kāda ir šūnas perfektā forma, kas padara burbuļu sienas kopējo laukumu pēc iespējas mazāku. Tas ir apspriests jau daudzus gadus, un ilgu laiku tika uzskatīts, ka ideāla šūnu forma ir 14-grīdīgs polietiņķis ar kvadrātveida un sešstūra malām.

1993. gadā tika atrasta ekonomiska, kaut arī mazāk piesaistīta struktūra, kas sastāvēja no astoņu dažādu šūnu formu atkārtotas grupas. Šis sarežģītākais modelis tika izmantots, lai iedvesmotu peldbaseina stadiona putojošo dizainu 2008. gada Olimpiskajās spēlēs Pekinā.

Noteikumi šūnu veidošanai putās kontrolē arī noteiktus dzīvo šūnu paraugus. Ne tikai kompozīta mušu acs rāda tādu pašu sešstūra formas fasētu iepakojumu kā plakanu burbuļu. Gaismas jutīgās šūnas katrā atsevišķā lēcā ietilpst arī grupās, kas izskatās tāpat kā ziepju burbuļi.

Daudznozaru pasaule dabā

Daudzu dažādu organismu veidu šūnas, sākot no augiem līdz žurkām, satur membrānas ar šādām mikroskopiskām struktūrām. Neviens nezina, par ko viņi ir, bet tie ir tik plaši izplatīti, ka ir godīgi uzskatīt, ka viņiem ir kāda noderīga loma. Varbūt viņi izolē vienu bioķīmisko procesu no cita, izvairoties no savstarpējas iejaukšanās.

Vai varbūt tas ir tikai efektīvs veids, kā radīt lielu darba plakni, jo daudzi bioķīmiskie procesi notiek membrānas virsmā, kur var būt iestrādāti fermenti un citas aktīvās molekulas. Neatkarīgi no daudznozaru funkcijas dabā, neuztraucieties izveidot sarežģītas ģenētiskās instrukcijas, jo fizikas likumi to darīs jums.

Dažos tauriņos ir spārnu pārslas, kas satur izturīgu materiālu, ko sauc par chitīnu, pasūtītu labirintu. Gaismas viļņu ietekme uz parastiem grēdām un citām konstrukcijām uz spārnu virsmas ietekmē faktu, ka daži viļņu garumi (ti, dažas krāsas) pazūd, savukārt citi stiprina viens otru. Tādējādi daudzstūru struktūra piedāvā lieliskus līdzekļus dzīvnieku krāsas ražošanai.

Lai sakārtotu cieto minerālu tīklus, šķiet, ka daži organismi veido mīkstu elastīgu membrānu formu un pēc tam kristalizē cieto materiālu vienā no savstarpēji savienotajiem tīkliem. Dobu mikroskopisku kanālu, kas pazīstams kā jūras pīksteņu čitīnzobas ērkšķos, šūnveida ērkšķu struktūra pārvērš šos matu veidojošos elementus par dabīgām optiskajām šķiedrām, kas var virzīt gaismu, mainot to no sarkanas līdz zilgani zaļai atkarībā no apgaismojuma virziena. Šī krāsas maiņa var kalpot, lai atturētu plēsoņus.

Daba ir redzamāka

Augu un dzīvnieku pasaule ir piepildīta ar daudzgadīgo dzīvās dabas piemēriem, kā arī neaktīvo akmeņu un minerālu pasauli. No tīri evolucionārā viedokļa sešstūra struktūra ir līderis enerģijas patēriņa optimizācijā. Papildus acīmredzamām priekšrocībām (telpu taupīšana), poligrāfijas režģi nodrošina lielu skaitu seju, tāpēc palielinās kaimiņu skaits, kas labvēlīgi ietekmē visu struktūru. Šīs informācijas gala rezultāts ir tāds, ka informācija izplatās daudz ātrāk. Kāpēc pareizā sešstūra un neregulārā zvaigžņu daudzgadu daba ir tik izplatīta? Iespējams, ka tas ir nepieciešams. Daba zina vislabāk, viņa vislabāk zina.