The Scutoid:Hvordan vi opdager nye former

Medmindre du har levet under en aflang sfæroid, du har sikkert hørt om den seneste opdagelse i former:scutoid. Et team af spanske biologer fra universitetet i Sevilla modellerede scutoid for at bestemme, hvordan epitelceller pakker sig sammen for at danne hudbarrierer, organer og blodkar.

Forskerne brugte simpelthen matematik til at hypotese en form i naturen - en form nødvendig for konstruktionen af ​​flercellede organismer. Da det blev klart, at formen var ny inden for geometri, de opkaldte det efter scutellum, den del af en billes brystkasse, der vagt ligner den nydøbte scutoid.

I eksemplet med scutoid, vi kan intuitivt meget om opdagelsen af ​​nye former:hvor de kommer fra, og hvorfor vi søger dem til at begynde med.

Den mest grundlæggende form for formopdagelse er simpelthen at se dem i den naturlige verden. Sekskanten (en sekssidet polygon), for eksempel, forekommer i alt fra sæbebobler og honningkager til Saturnens skyer. Som forfatter Phillip Ball udforskede i Nautilus -artiklen "Hvorfor naturen foretrækker sekskanter, "forklarer han, hvordan det er en geometrisk ideel form til en række funktioner. Som sådan, sekskanten opstod fra fysiske interaktioner og biologisk udvikling. Mennesker kom bare med og navngav det.

Andre former er mindre almindelige i naturen, men kommer let fra geometri - eller endda uinformeret fantasi. Rette vinkler, for eksempel, er sjældne i den naturlige verden. En spadseretur gennem ørkenen vil ikke præsentere dig for firkanter og rektangler. Ja, forskning tyder på, at vi i stedet kan være hårdt forbundet til at foretrække naturlige kurver frem for lige linjer. Alligevel konstruerer vi stadig terninger og bruger dem til at genskabe verden.

Der er en afbrydelse, imidlertid, mellem den slags former, der kan konceptualiseres, og dem, der kan findes eller gengives i naturen. Perfekte cirkler, for eksempel, findes ikke i vores materielle område. Rent matematisk set, vi kan let konstruere et sæt punkter i et plan, der er lige langt fra et givet punkt. Men, i virkeligheden, selv de mest fint udformede cirkler og sfærer mangler matematisk perfektion. Selv de gyroskopiske kvartsrotorer, der er bygget til NASAs Gravity Probe B, er stadig mindre end tre ti-milliontedele af en tomme fra perfektion.

Scutoid, imidlertid, synes faktisk at eksistere. Det kan vi måske ikke se det, men forskere har matematisk modelleret det som en løsning på et biologisk problem. Som sådan, skulle videnskaben en dag opgive scutoid til fordel for en anden løsning, selve formen fortsætter med at eksistere geometrisk.

Så, at opdatere, man kan opdage former ved at se dem i naturen, udlede deres eksistens i naturen eller gennem en øvelse i ren matematik. Det er sjældent i disse dage, men formjægere finder lejlighedsvis en ny type femkant eller endda en ny klasse af faste former.

Så på alle måder, gå derud og se, hvad du kan finde - dog vær opmærksom på, at vi allerede har en hel del matematiske former på filen. Den trapezo-rombiske dodecahedron er allerede taget-og Clickhole har dibs på Triquandle.

Optiske illusioner såsom Penrose -trekanten udnytter de samme visuelle tendenser, der gør baglæns bogstaver til en så let fejl i begyndelsen af ​​grundskolen. EN s og a q er tydeligt forskellige på papir, men hvis vi tolker dem som 3D -billeder, så er de simpelthen to visninger af det samme objekt. Penrose -trekanten kan ikke virkelig findes i 3D -rum, men vi opfatter det som et 3D -objekt, og denne forvirrende figur er stadig sammensat i form af en trekant. Stadig, som Lionel og Roger Penrose beviste, du kan opdage og navngive sådanne objekter - selvom Oscar Reutersvärd skabte det år tidligere.