Zvlnění chameleonského ocasu, spirála šiškových šupin a vlnky vytvořené větrem pohybujícími se zrnky písku, mají sílu chytit oko a zaujmout mysl. Když Charles Darwin poprvé navrhl teorii evoluce přirozeným výběrem v roce 1859, povzbudil vědecké nadšence, aby našli důvody pro přirozené vzorce viděné v šelmách země, ptácích vzduchu a mořských tvorech. Páví peří, místa žraloka musí sloužit nějakému adaptivnímu účelu, dychtivě předpokládali.
Jeden člověk to viděl jako „nadšené nadšení“, píše anglický vědec a spisovatel Philip Ball ve své nové knize Vzory v přírodě: Proč přírodní svět vypadá tak, jak to vypadá . Skotský zoolog D'Arcy Wentworth Thompson byl v roce 1917 tlačen k tomu, aby zveřejnil vlastní pojednání, v němž vysvětluje, že i přirozenost přírody je omezována zákony generovanými fyzickými a chemickými silami. Thompsonovy myšlenky se neshodovaly s Darwinovou teorií, ale poukazovaly na to, že ve hře jsou jiné faktory. Zatímco přirozený výběr by mohl vysvětlit, proč tygří pruhy - strategie, která se mísí se stíny v pastvinách a lesích - způsob, jakým chemické látky rozptylují vyvíjející se tkáň, může vysvětlit, jak pigment končí v pásech tmy a světla, a také proč podobné vzory se mohou vynořit na mořské sasanky.
V Patterns in Nature, Ball přináší své vlastní zázemí jako fyzik a chemik, který nese, stejně jako více než 20 let zkušeností jako editor pro vědecký časopis Nature . Jeho první kniha, publikovaná v roce 1999 ( The Self-Made Tapestry ), a trilogie, vydaná v roce 2009 ( Nature's Patterns: Shapes, Flow, Branches ), zkoumá téma přírodních vzorů, ale ani vizuály nejsou tak bohaté jako jeho nejnovější.
Vzory v přírodě: Proč přírodní svět vypadá tak, jak to vypadá
KoupitŽivé fotografie v knize jsou životně důležité, vysvětluje Ball, protože některé vzory lze plně ocenit pouze opakováním. "Když vidíte několik z nich vedle sebe ve slavných detailech, začnete si uvědomovat, jak příroda bere téma a běží s ním, " říká.
Vysvětlení, které nabízí Ball, jsou jednoduché a půvabné, jako když vysvětluje, jak může nasáklá část půdy vyschnout do popraskané krajiny. „Suchá vrstva na povrchu se snaží zmenšovat vzhledem k stále vlhké vrstvě pod zemí a zem se v průběhu celého života napíná, “ píše.
Přesto nabízí dostatek podrobností i pro intriky vědce a umělce. Ohromující fotografie byly zpracovány designéry v Marshall Editions, vydavateli Quarto Group v Londýně, který vydal licenci na knihu University of Chicago Press.
Ball mluvil na Smithsonian.com o své knize a inspiracích.
Co přesně je vzor?
Záměrně jsem to nechal v knize poněkud nejednoznačné, protože to vypadá, jako kdybychom to viděli. Tradičně považujeme vzory za něco, co se prostě opakuje znovu a znovu v celém vesmíru stejným způsobem, jako vzor tapety. Ale mnoho vzorů, které vidíme v přírodě, není úplně tak. Cítíme, že je něco pravidelného nebo alespoň ne náhodného, ale to neznamená, že všechny prvky jsou identické. Myslím, že velmi dobře známým příkladem by byly pruhy zebry. Každý to dokáže rozpoznat jako vzor, ale žádný pruh není jako žádný jiný pruh.
Myslím, že si můžeme dovolit říci, že všechno, co není čistě náhodné, má v sobě nějaký vzor. V tomto systému musí být něco, co ho odtáhlo od té čisté náhody nebo z jiného extrému, od čisté uniformity.
Proč jste se rozhodli napsat knihu o přírodních vzorcích?
Zpočátku to bylo výsledkem toho, že jsem byl editorem časopisu Nature . Tam jsem začal vidět, jak se v tomto deníku objevuje spousta práce - a v širší míře vědecká literatura -. Co mě zasáhlo bylo, že je to téma, které nemá žádné přirozené disciplinární hranice. Lidé, kteří se zajímají o tyto typy otázek, mohou být biologové, matematici, fyzici nebo chemici. To mě oslovilo. Vždycky jsem měl rád předměty, které tyto tradiční hranice nerešpektují.
Ale myslím si také, že to byly vizuální efekty. Vzory jsou tak nápadné, krásné a pozoruhodné.
Podpůrným aspektem je pak otázka: Jak příroda bez jakéhokoli plánu nebo designu spojuje podobné vzory? Když vytváříme vzory, je to proto, že jsme to naplánovali tak, že jsme vložili prvky na místo. V přírodě neexistuje plánovač, ale nějak se přirozené síly spiknou, aby vyvolaly něco, co vypadá docela krásně.
Máte oblíbený příklad vzoru nalezeného v přírodě?
Snad jeden z nejznámějších, ale opravdu jeden z nejpozoruhodnějších je vzor sněhové vločky. Všichni mají stejné téma - tato šestinásobná šestihranná symetrie a přesto se zdá, že v těchto sněhových vločkách je nekonečná rozmanitost. Je to takový jednoduchý proces, který jde do jejich formace. Je to vodní pára zamrzající z vlhkého vzduchu. Na tom není nic víc než to, ale nějak vytváří tento neuvěřitelně složitý, podrobný a krásný vzor.
Dalším systémem, který se objevuje znovu a znovu na různých místech, v živém i neživém světě, je vzor, který nazýváme Turingovy struktury. Jmenují se podle matematika Alana Turinga, který položil základy teorie výpočtu. Velmi ho zajímalo, jak se vzory vytvářejí. Zejména se zajímal o to, jak se to děje u oplodněného vajíčka, což je v podstatě kulová buňka, která se nějakým způsobem komplikuje jako člověk, protože roste a dělí se.
Turing přišel s teorií, která byla v podstatě vysvětlením toho, jak může celá skupina chemikálií, které se jen tak nějak vznášejí ve vesmíru, interagovat tak, aby vytvářely rozdíly mezi jednotlivými částmi vesmíru. Tímto způsobem se objeví semena vzoru. Tento proces vyjádřil velmi abstraktně matematicky.
Nyní se zdá, že něco takového by mohlo být odpovědné za vzory, které se vytvářejí na zvířecích kůžích, a za některé vzory, které vidíme také u hmyzu. Ale objevuje se také v některých zcela odlišných systémech, v písečných dunách a pískových vlnkách, které se vytvářejí po větru, který fouká písek.
Ve své knize zmiňujete skutečnost, že věda a matematika některé z těchto vzorců ještě zcela nevysvětlila. Můžete uvést příklad?
Opravdu jsme pochopili, jak sněhové vločky získávají tyto rozvětvené útvary od 80. let, přestože lidé tuto otázku studovali a přemýšleli několik set let. Přesto je i teď trochu záhadou, proč může být každá ruka sněhové vločky téměř totožná. Je to téměř jako by jedna ruka mohla komunikovat s ostatními, aby se ujistila, že rostou zvláštním způsobem. To je stále překvapivé.
Nové formy vzorů se objevují téměř tak rychle, jak najdeme vysvětlení. V polosuchých oblastech světa se vyskytují zvláštní vegetační vzory, kde jsou odlesky vegetace oddělené skvrnami holé půdy. Zdá se, že i oni mají za sebou Turingův mechanismus, ale toto porozumění je také velmi nedávné.
Co doufáte, že čtenáři najdou v knize?
Když jsem se začal zabývat tímto tématem, začal jsem vidět vzory všude. Vzpomínám si, když jsem byl v polovině psaní první knihy v roce 1999 a byl jsem na pláži ve Walesu, najednou jsem si uvědomil, že všude tam jsou vzory. V oblacích a na obloze byly různé vzory, byly vlny a podobně v moři. Ve vodě protékající pískem byl jiný druh vzoru. Ani samotné útesy nebyly čistě náhodné.
Takže začnete vidět vzory všude kolem vás. Doufám, že lidé zjistí, že se to děje jim, že ocení, jak moc je struktura kolem nás vzorována. V tom je jen nádhera a radost.
