Nou tip de forme matematice inspirate din natură

O echipă de matematicieni a identificat o nouă clasă de forme geometrice, denumite „celule moi”, care descriu structuri naturale întâlnite în mediul înconjurător, precum camerele din cochilia spiralată a nautilului și modul în care semințele se dispun în interiorul plantelor. Descoperirea aduce o perspectivă inovatoare asupra modului în care formele geometrice se pot îmbina fără a lăsa spații libere, atât în două, cât și în trei dimensiuni.

Conceptul central al cercetării se bazează pe ideea de „mozaicare” — felul în care formele se îmbină perfect pe o suprafață. Deși problema îmbinării formelor identice a fost studiată încă din antichitate, echipa de cercetători a utilizat noi blocuri geometrice cu colțuri rotunjite, pe care le-au numit „celule moi”. Acestea reprezintă o evoluție față de plăcile poligonale tradiționale, precum pătratele sau hexagoanele, care umplu spațiul fără goluri.

„Nimeni nu a mai făcut acest lucru până acum”, a declarat Chaim Goodman-Strauss, matematician la Muzeul Național al Matematicii din New York, care nu a fost implicat în studiu. El a adăugat că este „cu adevărat uimitor cât de multe aspecte fundamentale încă mai pot fi descoperite”.

Matematicianul Gábor Domokos, de la Universitatea de Tehnologie și Economie din Budapesta, și echipa sa au reușit să transforme plăci geometrice convenționale în „celule moi” prin rotunjirea colțurilor și deformarea acestora în forme de tip „cuspidă” (asemănătoare unei lacrimi). Această tehnică le-a permis să umple spațiul fără a lăsa colțuri vizibile sau goluri, mai ales în trei dimensiuni, unde celulele moi pot umple spațiul volumetric fără colțuri.

Descoperirea este deja identificată în natură, în structuri precum secțiunile transversale ale cepei, eroziunea insulelor în râuri și camerele spiralate ale cochiliei nautilului. În natură, evitarea colțurilor este esențială, deoarece acestea pot cauza slăbiciuni structurale și solicitări energetice mari.

Acest nou tip de formă ar putea avea aplicații în diverse domenii, inclusiv arhitectura. O colaborare recentă între matematicieni și arhitecți a dus la crearea unei structuri premiate folosind elemente de „celule moi” din coji de ouă, demonstrând potențialul acestei descoperiri de a revoluționa modul în care concepem spațiul și structurile geometrice.

Cercetătorii speră că această nouă înțelegere a „celulelor moi” va deschide noi căi de explorare în știința materialelor și în arhitectură, oferind soluții inovatoare atât din punct de vedere estetic, cât și structural.