Fractalii sunt cunoscuți ca fiind forme geometrice care prezintă similitudine la nivelul întregii scale — adică, arată la fel indiferent cât de mari sau cât de mici sunt. Și sunt, de fapt, omniprezenți în natură.
Există multe exemple de fractali pe care îi întâlnim în viața de zi cu zi. Ananașii cresc conform legilor fractale, iar cristalele de gheață se formează în forme fractale similare. Designul repetitiv al buchețelelor de broccoli este un alt exemplu al modului în care fractalii apar în natură ca adaptări evolutive pentru o creștere eficientă. Fractalii, de exemplu, permit plantelor să-și maximizeze expunerea la lumina soarelui, și permit sistemelor cardiovasculare să transporte eficient oxigenul către toate părțile corpului.
Aici, explicăm 14 exemple fascinante și frumoase de fractali în natură.
Broccoli Romanesco
Broccoli Romanesco (care, în ciuda numelui, este un hibrid între broccoli și conopidă) crește într-o spirală aurie, un model bazat pe raportul de aur. Spirala devine mai largă cu un factor phi (φ) pentru fiecare sfert de tură pe care o face. Tendința acestei legume de a produce muguri cu o rată accelerată cauzează acest model spiralat și forma conică rezultantă. Vârful devine din ce în ce mai înalt pe măsură ce broccoliul crește.
Alte spirale aurii în natură includ galaxiile spirale și scoicile de nautilus.
Conuri de Brad
Conurile de brad, numite și strobil, sunt fructe lemnoase, solzoase care atârnă din copacii veșnic verzi și servesc drept organe purtătoare de semințe ale copacilor. Fără îndoială ați observat spirala satisfăcătoare a solzilor lor, care reflectă semințele pe care le protejează. Se închid strâns când este umed sau frig, apoi se deschid când este optim pentru ca semințele să se răspândească în vânt.
Din nou, designul fractal este cauzat de creșterea accelerată. Este un exemplu natural al spiralei logaritmice sau echianngulare.
Suculente
În biologia plantelor, desenele fractale se numesc filotaxie spiralată, cuvântul „filotaxie” referindu-se pur și simplu la aranjamentul frunzelor pe o plantă. Există motive întemeiate pentru frunzele răsucite și spiralate ale aloei spiralate (Aloe polyphylla) și a unor soiuri de Echeveria: ajută la canalizarea apei de ploaie către centrul plantei și împiedică frunzele superioare să umbrească frunzele inferioare.
Matematicienii au emis ipoteza că modelul spiralat atât al plantelor, cât și al amprentelor digitale a apărut din același motiv, care a fost pentru a reduce stresul. Forțele acționând în direcții opuse fac ca țesutul pielii și al plantelor să se îndoaie spre interior pe măsură ce crește, au sugerat ei.
Gheața și Zăpada
Niciunul din modelele fulgilor de zăpadă nu este identic, dar multe reprezintă fractali prin faptul că ramurile unui fulg de zăpadă generează propriile ramuri laterale, și așa mai departe. Fulgul de zăpadă ar putea continua așa la infinit, crescând la dimensiunea Pământului însuși, dacă nu ar înceta să acumuleze umezeală și, în cele din urmă, să se topească.
Cel mai faimos model de fulg de zăpadă fractal este cunoscut sub numele de fulgul lui Koch, provenind dintr-un triunghi echilateral formând altul și altul și altul. Acesta a fost unul dintre primii fractali descriși.
Ramurile Copacilor
Copacii sunt unul dintre cei mai esențiali fractali din natură. Pe măsură ce cresc, ramurile se dezvoltă din trunchiuri, iar fiecare dintre aceste ramuri este ca un copac mai mic în sine, dezvoltându-și propriile ramuri și ramurile acestora. Dacă vă uitați la un copac complex, veți observa repetarea formei de Y pe tot parcursul.
Acest tip de design fractal, la fel ca spiralarea suculentelor, ajută copacii să-și optimizeze expunerea la lumina soarelui și împiedică ramurile superioare să le umbrească pe cele inferioare.
Cristale de Cupru
Geometria fractală este, de asemenea, comună în chimie. Fenomenul este demonstrat excelent de cristalele de cupru, care se ramifică în toate direcțiile ca niște membre de copac. Fiecare „crenguță” este un nou punct de creștere; pe măsură ce se ramifică, se dezvoltă în cupru metalic solid. Datorită naturii lor arborescente și culorii unice maronii-roșcate, cristalele de cupru sunt adesea cultivate pentru artă.
Râurile
Râurile se ramifică în pârâuri deoarece apa curge din artera principală în jos, dar de ce întotdeauna în forme meandrate de S? Deși pârâurile pot fi stabilite uneori în linie dreaptă, devin rapid șerpuitoare pe măsură ce se adaptează la perturbări precum vizuinile animalelor sălbatice. Doar o singură perturbare poate afecta curgerea unui râu și îl poate face să se curbeze pe tot parcursul.
Cât de largi sunt aceste pârâuri este, de asemenea, extrem de sistematic. Curbele, au descoperit experții, sunt întotdeauna de șase ori lățimea canalului. Acest tip de auto-similaritate este caracteristică fractalilor și motivul pentru care râurile arată asemănător peste tot în lume.
Nervurile Frunzelor
Copacii sunt, de fapt, fractali de la semințele lor la rădăcinile lor, la frunzele lor și la coroana lor. Dacă vă uitați atent la nervurile frunzelor, veți observa cât de auto-similare sunt. Cele mai mici arată ca nervura principală (nervura mediană), iar nervura mediană arată ca trunchiul copacului cu ramurile sale.
Acest lucru este valabil numai pentru nervurația reticulată (nervuri asemănătoare unei plase, nu paralele).
Spuma
Spuma de pe latte-ul de dimineață este fractală. În natură, bulele care apar atunci când valurile oceanului se sparg sau unde au căzut picăturile de ploaie creează un model auto-similar cu pelicule subțiri de lichid care separă buzunare de gaz de diferite dimensiuni. Bulele mari sunt intercalate cu bule mici, iar acele bule mici sunt intercalate cu bule și mai mici, și așa mai departe.
În afara naturii, veți vedea aceste modele fractale într-o baie cu spumă sau în timp ce spălați vasele în chiuvetă.
