Ezért jelenik meg olyan sokszor a hatszög a természetben

Ezért jelenik meg olyan sokszor a hatszög a természetben

Bazaltorgonák egy régi vulkánkitörésből. Egy hópehely. Méhsejtek. A korallok, kristályok és sok más, biológiai és nem biológiai szerkezet egyaránt hatszöget formál. De vajon miért részesíti előnyben a gyakran rendetlennek és szabálytalannak tűnő természet pont ezt az alakot?

Nos, mint a legújabb tudományos kutatásokból kiderült, minden a geometriáról és a fizikáról szól – írja az Origo.

Ez a legkisebb energiájú forma

A méhek rengeteg időt töltenek munkával, de nem szeretnek hiába dolgozni: semmit nem tesznek, ha az nem hatékony. Ezek a szorgos rovarok szintén ügyesen építik a méhsejtjeiket, és ebben segíti őket a hatszög alakzat.

Darwin úgy gondolta, a méhsejt alakzat strukturálisan tökéletes. 

De nem ő volt az első, aki meglátta a hexagon különlegességét. A méhek építményei, a lépeket alkotó többé-kevésbé szabályos, hatszögletű cellák kétféle sejtből épülnek összefüggő lépek: a dolgozók és herék által termelt méhviaszból készülnek. A testük speciális mirigyeiből viaszt állítanak elő, amelyet aztán egy kis mézzel és pollennel összekevernek. A kettő között átmeneti, a lépek szélén szabálytalan kötősejtek vannak.

A méhek úgy építik meg a lépet, hogy a lehető legtöbb mézet a lehető legkisebb helyen tudják tárolni, és a lehető legkevesebb viaszt kelljen felhasználniuk ennek megépítéséhez, a lehető legkisebb munkával. 

A ZME Science online tudományos portál összeállítása szerint a legkisebb energiájú forma pedig egy szabályos mértani alakzat: a hatszögletű sejt ugyanis a leghatékonyabb forma, ami erős, és statikailag igen szilárd.

Darwinnak is volt erről egy elmélete

Jogosan merül fel a kérdés: de miért pont hatszög? Az ókori filozófusok is csodálkoztak ezen. Az alexandriai Pappus görög filozófus több mint 1600 évvel ezelőtt hatszögeket tanulmányozott és úgy vélte, hogy a méhek „bizonyos geometriai megfontolásokkal építkeznek”. William Kirby entomológus viszont úgy gondolta, hogy a méhek „az ég által utasított matematikusok”. Még Charles Darwin is kíváncsi volt a méhek hatszögeire, és kísérleteket végzett, hogy kiderítése, hogy képesek-e ezek a rovarok hatszögletű alakzatokat építeni az ösztöneik segítségével, vagy ez egy tanult viselkedés. 

Nem mellesleg Darwin idején az emberek elég jól megértették a hatszög geometriájának jelentőségét, különösen, ha a felületek takarásáról volt szó. Rájöttek, hogy ebben az esetben csak három alakzat működik: az egyenlő oldalú háromszögek, a négyzetek és a hatszögek. Ezek közül az utóbbiak esetében van szükség a legkevesebb elválasztófalra, ezért logikus, hogy a méhek is inkább ezt választják, mert ez azt jelenti, hogy kevesebb méhviaszt kell használniuk.  

Ahogy Darwin kijelentette, ez a leghatékonyabb megoldás, és a hatszögletű méhsejt „tökéletesen takarékos a munka és a viasz megtakarításában”. Úgy tűnik, a természet tényleg megáldotta némi geometriai érzékkel a méheket.

Ezért olyan elbűvölő a szitakötők szeme

Hírdetés

A méhek azonban messze nem az egyetlenek, amelyek hatszöget alkalmaznak. A teknősbéka héjainak középső részén lévő hornyok is hatszögletűek: ennek ismét az az oka, mert ez egy hatékony módszer egy felület befedésére. A hexagon viszont nem igazán működik maradéktalanul az olyan, íves felületeken, mint a teknősbéka páncélja, ezért a héj ötszöggyűrűt és szabálytalan formákat is tartalmaz.

Egy kipusztult korallt, a Cyathophyllum hexagonum-ot is a hatszögletű alakjáról nevezték el, és több diatóma (az algák nagy csoportja) szintén hatszögletű.

De talán egyetlen biológiai szerkezet sem olyan feltűnően hatszögletű, mint a szitakötők szeme. 

Ezek a szemek mintegy 30 ezer hatszögből állnak, és egy káprázatos sorozattal vannak összekapcsolva, amivel az állatvilág legcsodálatosabb jelenségei közé tartoznak. A szitakötők szeme szabályos hatszögekből áll, és ezek közül csak három találkozik egy adott metszéspontban vagy csúcsban. Ezeknek a szárnyas rovaroknak két nagy, összetett szemük van, amelyeket hatszögletű lencsék ezreivel „szerelt fel” a természet.

Ezek a hexagon lencsék egy hosszú, vékony, retina sejten keresztül kapcsolódnak össze. 

A tudósok azonban megjegyzik: valójában sok rovar szeme hatszögletű, és a szabályosság szinte mindig abban rejlik, hogy csak három sejtfal találkozhat a csúcsokon.

Buborékhabok hatszögei három dimenzióban

Ha egy pillanatra eltávolodunk a biológia világától, pontosan ugyanezt a szabályt találjuk, de egészen más perspektívából: például a buborékhabot. Bár ezt a jelenséget köztudottan nehéz matematikailag megoldani, de a tudományos világ régóta tudja, hogy a hab “hajlamos hatszögletű formákat kialakítani”. 

Ebben az esetben leginkább arról van szó, hogy megtaláljuk azt a szerkezetet, amelynek a teljes felületi feszültsége a legalacsonyabb, és ez az alak a hexagon. Természetesen a habszerkezetek ritkán tökéletesen hatszögletűek (és néha egyáltalán nem azok), mert mechanikailag is stabilnak kell lenniük (és ellen kell állniuk a szélnek is). Hogy ne legyen egyszerű a helyzet, a háromdimenziós elrendezés még bonyolultabbá teszi a problémát.

Tehát annak ellenére, hogy a hab gyakran formál hatszöget, ezek csak ritkán szabályosak. 

Meglepően sok vita alakult ki tudományos körökben a habok által alkotott formákról. A kutatók háromdimenziós, 14 oldalas poliédert, sőt néhány őrültebb és rendezetlenebb formát is láttak bennük. A szakemberek úgy vélik, ez az a fantasztikus eset, amikor a fizika és a matematika irányítja az alakzatokat a biológia világában.

Hópelyhek és vulkáni bazaltorgonák

A habok messze nem az egyetlen hatszögek a természetben. Talán a vulkáni oszlopok a leginkább szembetűnőek. Néhány vulkánkitörés, különösen a bazaltos kőzeteket termelő események, feltűnő hatszögletű képződményeket formálnak, amelyek évszázadok óta zavarba ejtik az embereket.

Világszerte számos helyen találhatunk ilyen formációkat, a hexagontól kezdve a szinte tökéletesen hatszögletűekig. 

De mi lehet a rejtélyes jelenség mögött? A tudósok szerint amikor egy vulkán kitör, akkor forró lávát lövell a légkörbe. Ám miközben a felszínen folyik, a láva elkezd lehűlni és közben összehúzódik. Ez a zsugorodás egyre nagyobb nyomást eredményez, és végül repedések keletkeznek. Mint kiderült, a legnagyobb feszültséget felszabadító szög 120 fok, ami pont a szabályos hatszög belső szöge.

Végül, de nem utolsó sorban meg kell említenünk a hópelyheket, amelyeknek hat oldala vagy pontja van, és amelyek külső alakja tükrözi a belső szerkezetüket. A hatszögletű szerkezetek a leghatékonyabb módon teszik lehetővé a vízmolekulák (egy oxigénatomjuk és két hidrogénatomjuk) összegyűjtését.


Forrás:karpatinfo.net
Tovább a cikkre »