Чому бонсайські корені і медові сполуки у вигляді гексагонів?

Природа є найбільшим математиком і інженером, який створив ідеальні форми до людської цивілізації. Гексагон, цей простий геометричний малюнок, знайдений всюди, від крихітних медових комб до складних кореневих систем, від структури сніжинок до базальтових колон в Ірландії. Що робить цю форму так універсальною, і чому природа обирає її для різних завдань?
Математична магія гексона
Hexagon має унікальні властивості, які роблять його ідеальним рішенням для багатьох природних додатків. Основна особливість полягає в тому, що вона забезпечує максимальну площу з мінімальним периметром серед всіх регулярних полігонів, які можуть заповнювати площину без пробілів.
теорема медового комбіна, доведена математикою Томасом Халесом у 1999 році, стверджує, що шестигранна сітка є найефективнішим способом розділити площину на рівні ділянки з мінімальним периметром. Це означає, що найменша кількість будівельного матеріалу необхідно створити певний обсяг.

Уявіть, якщо бджоли побудували свої медові склади у вигляді квадратів, вони потребують 15% більше воску. Круглі клітини будуть менш ефективні, і трикутні клітини будуть занадто гострими, щоб вмістити личинки комфортно.
Архітектурні шедеври бджільництва

Ми можемо самі зателефонувати одержувачу. Кожна клітина нахиляється під кутом 13 градусів до горизонту, що запобігає витіканню меду. Товщина стінки - тільки 0,073 міліметри, але конструкція здатна витримати вагу 25 разів самостійно.
Дивовижний факт, що бджоли не народжуються з синіми відбитками для ідеального шестикутника у своїх головах. Вони починають будувати круглі клітини, але під впливом температури тіла бджіл (близько 35 ° С), воску пом'якшує і бере найбільш енергійно вигідну форму - шестикутник.

Робочі бджільництва використовують власні органи як інструменти для вимірювання життя. Відстань між їх поширенням крильця визначає розмір комірки, а їх вага допомагає створювати стіни потрібної товщини. Цей біологічний компас працює в рамках фракції міліметра.
Секрети кореневої системи Bonsai
Мистецтво бонсаї, яке виникло в Китаї більше тисяч років тому, розкриває ще одну таємничість природи. Кореневою системою мініатюрних дерев часто утворюють шестигранні візерунки, особливо помітні при перегляді зверху в кореневій системі в неглибоких контейнерах.

Цей феномен пояснюється тими ж принципами оптимізації, такими як бджолині медом. Коріння прагнуть зробити найбільш обмежений контейнерний простір рівномірно розподіляючи поживні речовини по всій землі.
«Коли ви подивитеся на коріння старого дерева, ви побачите математику природи в чистому вигляді». Кожен вигин, кожен відділ, наступні закони, які людина виявила протягом тисяч років.

Стрес як фактор формування
Обмежений простір контейнера створює особливий вид стресу для кореневої системи. У відповідь рослина активізує давні генетичні програми, змушуючи коріння знаходити найбільш ефективні способи вирощування. Хексагональні візерунки виникають в результаті конкуренції на ресурси між сусідніми коренями.
Універсальна мова природи
Хексагони виявляються не тільки в бджілках і бонсаї коріння. Ця форма занурює всю природу:


Басальтові колони в гігантській дорозі в Ірландії утворюють шестигранні конструкції як лава повільно охолоджують. Сніжинки утворюють шестикутні зірки через кристалічну структуру льоду. Навіть деякі хмари на планеті Saturn є шестигранною формою.

Вчені з Гарвардського університету виявили, що в системах, де працюють сили поверхневої напруги та мінімізації енергії. Це пояснює, чому мильні бульбашки на поверхні води також схильні прийняти на шестикутну форму.
Практичні застосування природних принципів
Для садівників і любителів бонсай:
Розуміння принципів шестигранного росту допоможе вам краще сформувати кореневу систему. При пересадці бонса, розташуйте основні корені під кутом 60 градусів до одного – це створить максимально стабільну і ефективну систему живлення.
Використовуйте шестикутні базові контейнери для молодих рослин. Ця форма стимулює рівномірний розвиток кореневої системи і запобігає скручуванню коренів.

Для архітекторів і дизайнерів:
Гвинтове планування приміщень забезпечує максимальну функціональність з мінімальними витратами на будівельні матеріали. Японські архітектори активно використовують цей принцип при проектуванні енергоефективних будівель.
При створенні систем зберігання або логістичних центрів шестигранна сітка дозволяє збільшити площу в 15-20% порівняно з квадратним макетом.

Майбутнє шестикутних технологій
Сучасні технології все частіше звертаються до природних принципів. Інженери створюють надлегкі матеріали з шестигранною структурою, які використовуються в авіації та астрономії. Такі матеріали мають найвищу міцність з мінімальною вагою.
Дослідники МІТ розробили робочі бджільництва, здатні створювати тимчасові притулки на інших планетах. Ці роботи використовують ті ж колективні принципи будівництва, як реальні бджоли.
Гексагон не просто геометричний малюнок, але універсальний код ефективності, написаний в дуже ДНК природи. Від мікроскопічних комб до складних кореневих систем бонсай, ми бачимо той же принцип: максимальна функціональність з мінімальним входом. Ми можемо самі зателефонувати одержувачу і узгодити зручний час і місце вручення квітів, а якщо необхідно, то збережемо сюрприз.


Словник термінів
теорема гребінець Математична заява, що шестигранна сітка є найефективнішим способом розділити площину на рівні ділянки з мінімальним периметром.

Біологічний компас Уміння живих організмів використовувати частини їх тіла як вимірювальні інструменти для створення точних конструкцій.

Натяжність поверхні Явище, в якому поверхня рідини прагне взяти форму з мінімальною площею.

Енергетична оптимізація Процес, в якому система прагне досягти стану з мінімальними енергозатратами.

Басальтові колонки - вертикальні кам'яні утворення, що утворюються з повільним охолодженням лави і формування характерних шестигранних конструкцій.

кристалічна структура В обов'язковому порядку розташування атомів або молекул в твердому, що визначає його фізичні властивості.