A kaméleon farkának göndörje, a fenyőtoboz-mérleg spirálja és a szélben mozgó homokszemcsék által létrehozott hullámok mind képesek megfigyelni a szemet, és érdekeltetni az elmét. Amikor Charles Darwin 1859-ben először javasolta az evolúció elméletét a természetes szelekcióval, arra ösztönözte a tudományos rajongókat, hogy találják meg a szárazföldi vadállatok, a levegő madarak és a tengeri élőlények természetes mintáinak okait. A páva tollazatának és a cápa foltoknak mind adaptív célokat kell szolgálniuk, lelkesen feltételezték.
Ennek ellenére egy ember ezt "szökő lelkesedésnek" tekintette, írja Philip Ball angol tudós és író új könyvében, a Patterns in Nature: Miért néz a természeti világ úgy, ahogy van ? D'Arcy Wentworth Thompson skót zoológus 1917-ben kérte a saját értekezését, hogy elmondja, hogy a természet kreativitását a fizikai és kémiai erők által generált törvények is korlátozzák. Thompson elképzelései nem ütköztek Darwin elméletével, ám rámutattak, hogy más tényezők is szerepet játszanak. Míg a természetes szelekció megmagyarázhatja a tigriscsíkok - a fűben és az erdőben található árnyékokkal való bekeveredés stratégiájának - okát, ahogyan a vegyi anyagok a fejlődő szövetekben diffundálnak, megmagyarázhatja, hogy a pigment hogyan alakul ki sötét és világos sávokban, valamint hogy miért hasonló a minták levághatják a tengeri kökörcsin.
A Patterns in Nature kategóriában Ball fizikusként és kémikusként megmutatja saját hátterét, valamint több mint 20 éves tapasztalatát a Nature tudományos folyóirat szerkesztőjeként. Első, 1999-ben kiadott könyve ( A saját készítésű kárpit ) és egy 2009-ben megjelent trilógia ( Természet mintái: alakzatok, áramlás, ágak ) a természetes minták témáját fedezi fel, de egyikük sem rendelkezik olyan gazdag látványosságokkal, mint legújabb.
A természet mintái: Miért néz a természeti világ úgy, ahogy van?
megveszA könyv élénk fényképei létfontosságúak, magyarázza Ball, mivel a minták egy részét csak ismétlés révén lehet teljes mértékben felismerni. "Amikor sokan egymás mellett látnak dicsőséges részletekkel, akkor észreveszik, hogy a természet hogyan veszi fel a témát és fut vele" - mondja.
A Ball által adott magyarázatok egyszerűek és kecsesek, mint amikor elmagyarázza, hogyan lehet egy átázott talajt megrepedni egy repedt tájba. "A felszínen lévő száraz réteg megpróbál összehúzódni az alatta maradó, még mindig nedves réteggel szemben, és a talaj feszültséggel kötődik végig" - írja.
Ugyanakkor elegendő részletet kínál a tudósok és a művészek érdeklődésére. A lenyűgöző fényképeket a Marshall Editions, a londoni Quarto Group kiadójának kurátora készítette, aki a könyvet a Chicago Press University-hez engedélyezte.
Ball beszélt a Smithsonian.com-nal a könyvéről és inspirációiról.
Pontosan mi a minta?
Kissé félreérthetőnek hagytam a könyvet, szándékosan, mert úgy érzi, hogy tudjuk, amikor látjuk. Hagyományosan a mintákat úgy gondoljuk, mint olyanokat, amelyek csak egyszer és újra megismétlődnek az egész térben, azonos módon, mintha háttérkép lenne. De sok minta, amelyet a természetben látunk, nem egészen ilyen. Érezzük, hogy van valami szabályos, vagy legalábbis nem véletlenszerű velük, de ez nem jelenti azt, hogy az elemek azonosak. Úgy gondolom, hogy egy nagyon ismerős példa erre a zebra csíkok. Mindenki felismeri mint mintázatot, de egyetlen csík sem olyan, mint bármely más csík.
Azt hiszem, elmondhatjuk, hogy bármi, ami nem pusztán véletlenszerű, valamiféle mintázattal rendelkezik. A rendszerben lennie kell valaminek, ami elhúzta a tiszta véletlenszerűségtől, vagy a másik végső soron, a tiszta egységességtől.
Miért döntött úgy, hogy könyvet ír a természetes mintákról?
Először annak eredménye volt, hogy a Nature szerkesztője volt. Ott láttam, hogy sok munka a folyóiraton keresztül - és tágabb értelemben a tudományos irodalom révén - érkezik erről a témáról. Az a döbbenetes, hogy ez egy olyan téma, amelynek nincs semmiféle természetes fegyelmi határa. Az ilyen típusú kérdések iránt érdeklődő emberek biológusok, matematikusok, fizikusok vagy vegyészek lehetnek. Ez engem vonzott. Mindig tetszett a tantárgyak, amelyek nem tartják tiszteletben ezeket a hagyományos határokat.
De azt hiszem, hogy ez volt a látvány is. A minták csak annyira feltűnő, gyönyörűek és figyelemre méltók.
Aztán a kérdés alátámasztása érdekében felmerül a kérdés: Hogyan állít össze ilyen jellegű mintákat valamilyen terv vagy terv nélküli természet? Amikor mintákat készítünk, az azért van, mert így terveztük, és az elemeket a helyére helyeztük. A természetben nincs tervező, de a természeti erők valahogy arra törekszenek, hogy valami olyasmit hozzanak létre, ami elég szépnek tűnik.
Van kedvenc példája a természetben található mintáknak?
Talán az egyik legismertebb, de valóban az egyik legfigyelemreméltóbb a hópehely mintája. Mindegyikük azonos témával rendelkezik - ez a hatszoros, hatszögletű szimmetria, és mégis úgy tűnik, hogy végtelen változatosság van ezekben a hópelyhekben. Ez egy ilyen egyszerű folyamat, amely belemegy a formálásba. A nedves levegőből kifolyó vízgőz. Semmi más nem ennél, de valahogy létrehozza ezt a hihetetlenül bonyolult, részletes, gyönyörű mintát.
Egy másik rendszer, amelyet újra és újra fel lehet találni különböző helyekre, mind az élő, mind az nem élő világban, mintázatot hívunk Turing-struktúráknak. Ezeket Alan Turingnek, a matematikusnak nevezték el, aki megalapozta a számítás elméletét. Nagyon érdekelt, hogy a minták hogyan alakulnak. Különösen azt érdekli, hogy ez történik egy megtermékenyített petesejtben, amely alapvetően egy gömb alakú sejt, amely valamilyen módon bonyolultá válik, mint az ember, ahogy nő és osztódik.
Turing egy elmélettel állt elő, amely alapvetően magyarázatot jelentett arra, hogy egy egész vegyi anyag-köteg, amelyek éppen az űrben lebegnek, kölcsönhatásba léphet, hogy különbségeket teremtsen az egyes helyek között. Ily módon a minta magjai jelennek meg. Nagyon elvont matematikai szempontból fejezte ki ezt a folyamatot.
Most úgy tűnik, hogy valami ilyesmi felelős az állati bőrön kialakuló mintákért, valamint a rovarokban is látott mintákért. Ugyanakkor néhány meglehetősen eltérő rendszerben is megjelenik, a homokdűnékben és a homok hullámaiban, amelyek a szél fújta a homok után.
Könyvében megemlíti azt a tényt, hogy a tudomány és a matematika még nem magyarázta meg teljesen ezeket a mintákat. Tudsz példát hozni?
Csak az 1980-as évek óta valóban megértettük, hogy a hópelyhek miként kapják meg ezeket az elágazó formációkat, annak ellenére, hogy az emberek több száz évig tanulmányozták és gondolkodtak ezen a kérdésen. Mégis most rejtély, hogy miért lehet a hópehely minden karja nagyjából azonos. Szinte olyan, mintha az egyik kar kommunikálhat a többiekkel, hogy megbizonyosodjon arról, hogy különleges módon növekednek. Ez még mindig meglepő.
A minták új formáit szinte olyan gyorsan fedezik fel, ahogy magyarázatokat találunk. Vannak furcsa vegetációs minták a világ félszáraz területein, ahol a vegetációs foltok csupasz talajon vannak elválasztva. Úgy tűnik, hogy ők mögött is van egy Turing-szerű mechanizmus, ám ez a megértés is nagyon friss.
Remélem, mit talál az olvasók a könyvben?
Amikor elkezdtem kutatni ezt a témát, elkezdtem látni a mintákat mindenhol. Emlékszem, amikor félúton írtam az első könyvemet 1999-ben, és Wales tengerpartján voltam, hirtelen rájöttem, hogy mindenhol vannak minták. A felhőkben és az égben különböző minták voltak, hullámminták voltak és így tovább a tengeren. A homokban átfolyó vízben másfajta minta volt. Még a sziklák sem voltak pusztán véletlenszerűek.
Tehát elkezdesz látni a mintákat az egész körül. Remélem, hogy az emberek rájönnek, hogy ez történik velük, hogy megértik, hogy a minket körülvevő szerkezet mennyire mintázatos. Ebben csak pompa és öröm rejlik.
