Η κάμψη της ουράς του χαμαιλέοντα, η σπείρα των ζυγών μιας κωνοφόρου και οι κυματισμοί που δημιουργούνται από τους ανέμους που μετακινούν τους κόκκους της άμμου έχουν όλα την δύναμη να πιάσουν το μάτι και να προκαλέσουν το μυαλό. Όταν ο Charles Darwin πρότεινε αρχικά τη θεωρία της εξέλιξης με φυσική επιλογή το 1859, ενθάρρυνε τους λάτρεις της επιστήμης να βρουν λόγους για τα φυσικά πρότυπα που παρατηρούνται στα θηρία της γης, στα πτηνά του αέρα και στα πλάσματα της θάλασσας. Το φτέρωμα του παγώνου, τα σημεία ενός καρχαρία πρέπει να εξυπηρετούν κάποιο προσαρμοστικό σκοπό, υποσχέθηκαν με ανυπομονησία.
Ωστόσο, ένα άτομο το έβλεπε ως "ενθουσιασμό που έπεφτε", γράφει ο αγγλικός επιστήμονας και συγγραφέας Philip Ball στο νέο του βιβλίο, Patterns in Nature: Γιατί ο Φυσικός Κόσμος δείχνει τον τρόπο που το κάνει . Ο σκωτσέζος ζωολόγος D'Arcy Wentworth Thompson αναγκάστηκε να δημοσιεύσει τη δική του πραγματεία το 1917 εξηγώντας ότι ακόμη και η δημιουργικότητα της φύσης περιορίζεται από νόμους που παράγονται από φυσικές και χημικές δυνάμεις. Οι ιδέες του Thompson δεν έρχονται σε σύγκρουση με τη θεωρία του Δαρβίνου, αλλά επεσήμαναν ότι υπάρχουν άλλοι παράγοντες. Ενώ η φυσική επιλογή μπορεί να εξηγήσει το γιατί οι ρίγες μιας τίγρης - μια στρατηγική για να μοιάζει με σκιές σε λιβάδια και δάση - ο τρόπος με τον οποίο οι χημικές ουσίες διαχέονται μέσω του αναπτυσσόμενου ιστού μπορούν να εξηγήσουν πώς η χρωστική καταλήγει σε ζώνες σκοτεινού και ελαφρού, τα σχέδια μπορούν να αναπτυχθούν σε μια ανεμώνη της θάλασσας.
Στα μοτίβα στη φύση, η μπάλα φέρνει το δικό της υπόβαθρο ως φυσικός και χημικός, καθώς και περισσότερα από 20 χρόνια εμπειρίας ως συντάκτης του επιστημονικού περιοδικού Nature . Το πρώτο του βιβλίο, που δημοσιεύτηκε το 1999 ( The Self-Made Tapestry ), και μια τριλογία που δημοσιεύθηκε το 2009 ( Nature's Patterns: Shapes, Flow, Branches ), διερευνά το θέμα των φυσικών μοτίβων, αλλά ούτε έχει οπτικά πλούσια όπως τα τελευταία του.
Μοτίβα στη Φύση: Γιατί ο Φυσικός Κόσμος δείχνει τον τρόπο που το κάνει
ΑγοράΟι ζωηρές φωτογραφίες στο βιβλίο είναι ζωτικής σημασίας, εξηγεί η Ball, επειδή μερικά από τα σχέδια μπορούν να εκτιμηθούν πλήρως μόνο μέσω της επανάληψης. "Είναι όταν βλέπετε πολλά από αυτά δίπλα-δίπλα με ένδοξη λεπτομέρεια ότι αρχίζετε να έχετε μια αίσθηση του πώς η φύση παίρνει ένα θέμα και τρέχει μαζί της", λέει.
Οι εξηγήσεις που προσφέρει η μπάλα είναι απλές και χαριτωμένες, όπως όταν εξηγεί πώς ένα εμποτισμένο κομμάτι εδάφους μπορεί να στεγνώσει σε ένα ραγισμένο τοπίο. "Το ξηρό στρώμα στην επιφάνεια προσπαθεί να συρρικνωθεί σε σχέση με το στρώμα που είναι ακόμα υγρό κάτω και το έδαφος είναι γεμάτο με εντάσεις", γράφει.
Παρόλα αυτά, προσφέρει αρκετές λεπτομέρειες για να εισβάλλει επιστήμονες και καλλιτέχνες. Οι εκπληκτικές φωτογραφίες επιμελήθηκαν από τους σχεδιαστές της Marshall Editions, εκδότης του Quarto Group στο Λονδίνο, ο οποίος χορήγησε άδεια στο βιβλίο στο πανεπιστήμιο του Chicago Press.
Μπάλα μίλησε στο Smithsonian.com για το βιβλίο και τις εμπνεύσεις του.
Τι ακριβώς είναι ένα μοτίβο;
Το άφησα ελαφρώς διφορούμενο στο βιβλίο, για το σκοπό, γιατί αισθάνεται ότι το ξέρουμε όταν το βλέπουμε. Παραδοσιακά, σκεφτόμαστε τα μοτίβα ως κάτι που επαναλαμβάνει ξανά και ξανά σε όλο το διάστημα με τον ίδιο τρόπο, σαν ένα μοτίβο ταπετσαρίας. Αλλά πολλά μοτίβα που βλέπουμε στη φύση δεν είναι αρκετά παρόμοια. Αισθανόμαστε ότι υπάρχει κάτι κανονικό ή τουλάχιστον όχι τυχαίο γι 'αυτά, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι όλα τα στοιχεία είναι πανομοιότυπα. Νομίζω ότι ένα πολύ γνωστό παράδειγμα αυτού θα ήταν τα λωρίδες της ζέβρας. Ο καθένας μπορεί να το αναγνωρίσει ως πρότυπο, αλλά καμία λωρίδα δεν είναι όπως οποιαδήποτε άλλη λωρίδα.
Νομίζω ότι μπορούμε να κάνουμε μια υπόθεση για να πούμε ότι οτιδήποτε δεν είναι καθαρά τυχαίο έχει ένα είδος σχεδίου σε αυτό. Πρέπει να υπάρχει κάτι στο σύστημα αυτό που το έχει τραβήξει μακριά από αυτή την καθαρή τυχαία ή στο άλλο άκρο, από την καθαρή ομοιομορφία.
Γιατί αποφασίσατε να γράψετε ένα βιβλίο σχετικά με τα φυσικά μοτίβα;
Αρχικά, ήταν το αποτέλεσμα της ύπαρξης εκδότη στη Φύση . Εκεί, άρχισα να βλέπω πολύ έργο να έρθει μέσα από το περιοδικό - και μέσω της επιστημονικής βιβλιογραφίας ευρύτερα - για αυτό το θέμα. Αυτό που με ενόχλησε ήταν ότι είναι ένα θέμα που δεν έχει κανένα είδος φυσικών πειθαρχικών ορίων. Οι άνθρωποι που ενδιαφέρονται για αυτούς τους τύπους ερωτήσεων μπορεί να είναι βιολόγοι, μπορεί να είναι μαθηματικοί, μπορεί να είναι φυσικοί ή χημικοί. Αυτό μου έκανε έκκληση. Πάντα μου άρεσαν θέματα που δεν σέβονται αυτά τα παραδοσιακά όρια.
Αλλά νομίζω ότι ήταν και τα γραφικά. Τα σχέδια είναι τόσο εντυπωσιακά, όμορφα και αξιοθαύμαστα.
Στη συνέχεια, υποστηρίζοντας αυτή την πτυχή είναι το ερώτημα: Πώς η φύση χωρίς οποιοδήποτε σχέδιο ή σχέδιο σχεδιάζει σχέδια όπως αυτό; Όταν κάνουμε σχέδια, είναι επειδή το σχεδιάσαμε έτσι, τοποθετώντας τα στοιχεία στη θέση τους. Στη φύση, δεν υπάρχει προγραμματιστής, αλλά κάποιες φυσικές δυνάμεις συνωμοτούν για να επιφέρουν κάτι που μοιάζει αρκετά όμορφο.
Έχετε ένα αγαπημένο παράδειγμα ενός μοτίβου που βρέθηκε στη φύση;
Ίσως ένα από τα πιο γνωστά αλλά πραγματικά ένα από τα πιο αξιοσημείωτα είναι το σχέδιο της νιφάδας χιονιού. Όλοι έχουν το ίδιο θέμα-αυτή την εξάγωνη, εξαγωνική συμμετρία και παρόλα αυτά φαίνεται να υπάρχει απέραντη ποικιλία μέσα σε αυτές τις νιφάδες χιονιού. Είναι μια τόσο απλή διαδικασία που πηγαίνει στο σχηματισμό τους. Ο ατμός του νερού είναι παγωμένος από τον υγρό αέρα. Δεν υπάρχει τίποτα περισσότερο από αυτό, αλλά με κάποιο τρόπο δημιουργεί αυτό το απίστευτα περίπλοκο, λεπτομερές, όμορφο μοτίβο.
Ένα άλλο σύστημα που ανακαλύπτουμε ξανά και ξανά σε διαφορετικά μέρη, τόσο στον ζωντανό όσο και στον μη ζωντανό κόσμο, είναι ένα μοτίβο που ονομάζουμε δομές Turing. Ονομάζονται από τον Alan Turing, τον μαθηματικό που έθεσε τα θεμέλια για τη θεωρία του υπολογισμού. Ενδιαφερόταν πολύ για το πώς διαμορφώνονται τα πρότυπα. Συγκεκριμένα, ενδιαφερόταν για το πώς συμβαίνει αυτό σε ένα γονιμοποιημένο ωάριο, το οποίο είναι βασικά ένα σφαιρικό κύτταρο που με κάποιο τρόπο παίρνει το πρότυπο σε κάτι τόσο περίπλοκο όσο ένας άνθρωπος όσο μεγαλώνει και διαιρείται.
Ο Turing κατέληξε σε μια θεωρία που ήταν βασικά μια εξήγηση για το πώς μια ολόκληρη δέσμη χημικών ουσιών που είναι απλώς επιπλέει γύρω στο διάστημα μπορεί να αλληλεπιδράσει ώστε να δημιουργήσει διαφορές από ένα κομμάτι χώρου στο άλλο. Με αυτόν τον τρόπο, θα εμφανιστούν οι σπόροι ενός μοτίβου. Εκφράζει τη διαδικασία αυτή με πολύ αφηρημένους μαθηματικούς όρους.
Τώρα, φαίνεται ότι κάτι τέτοιο μπορεί να είναι υπεύθυνο για τα μοτίβα που σχηματίζονται πάνω σε ζωικά δέρματα και κάποια σχέδια που βλέπουμε και στα έντομα. Αλλά εμφανίζεται και σε αρκετά διαφορετικά συστήματα, σε αμμόλοφους και κυματισμούς άμμου που σχηματίζουν μετά από ανεμοδαρμένο αέρα.
Στο βιβλίο σας, αναφέρετε το γεγονός ότι η επιστήμη και τα μαθηματικά δεν έχουν εξηγήσει πλήρως κάποια από αυτά τα πρότυπα ακόμα. Μπορείτε να δώσετε ένα παράδειγμα;
Έχουμε καταλάβει μόνο πώς οι νιφάδες χιονιού παίρνουν αυτούς τους διακλαδισμένους σχηματισμούς από τη δεκαετία του 1980, παρόλο που οι άνθρωποι έχουν μελετήσει και σκέφτονται για αυτό το ζήτημα για αρκετές εκατοντάδες χρόνια. Ακόμα και τώρα είναι λίγο μυστήριο γιατί κάθε χέρι της νιφάδας χιονιού μπορεί να είναι σχεδόν πανομοιότυπο. Είναι σχεδόν σαν να μπορεί ένας βραχίονας να επικοινωνεί με τους άλλους για να βεβαιωθεί ότι αναπτύσσονται με έναν ειδικό τρόπο. Αυτό είναι ακόμα εκπληκτικό.
Νέες μορφές μοτίβων ανακαλύπτονται σχεδόν εξίσου γρήγορα όπως μπορούμε να βρούμε εξηγήσεις. Υπάρχουν περίεργα μοτίβα βλάστησης σε ημι-άνυδρες περιοχές του κόσμου όπου υπάρχουν φυτά που χωρίζονται από μπαλώματα γυμνού εδάφους. Φαίνονται επίσης ότι έχουν πίσω τους έναν μηχανισμό τύπου Turing, αλλά αυτή η κατανόηση είναι πολύ πρόσφατη.
Τι ελπίζετε ότι οι αναγνώστες θα βρουν στο βιβλίο;
Όταν άρχισα να εξετάζω αυτό το θέμα, άρχισα να βλέπω σχέδια παντού. Θυμάμαι όταν ήμουν στο μισό του δρόμου γράφοντας το πρώτο μου βιβλίο το 1999 και βρισκόμουν στην παραλία της Ουαλίας, συνειδητοποίησα ξαφνικά ότι παντού υπήρχαν σχέδια. Στα σύννεφα και στον ουρανό υπήρχαν διαφορετικά σχέδια, υπήρχαν κύματα και ούτω καθεξής στη θάλασσα. Στο νερό που διασχίζει την άμμο, υπήρχε ένα διαφορετικό μοτίβο. Ακόμα και οι ίδιοι οι βράχοι δεν ήταν καθαρά τυχαίοι.
Έτσι, αρχίζετε να βλέπετε σχέδια γύρω σας. Ελπίζω ότι οι άνθρωποι θα βρουν αυτό που συμβαίνει σε αυτούς που θα εκτιμήσουν πόση δομή γύρω μας είναι διαμορφωμένη. Υπάρχει μόνο λαμπρότητα και χαρά σε αυτό.
