Математиката в природата

За мнозина от вас математиката е нищо повече от точна наука, която изчислява, ползва формули и дава възможност да си направим една проста или – с повече знания, разбира се – сложна сметка. Мислим си, че математиката е отделено от заобикалящия ни свят научно направление, което силно се различава от сфери като биология, химия, околна среда.

Това обаче съвсем не е така. Всъщност, математиката е навсякъде около нас. И алгебрата, и геометрията, дори намират отражение в заобикалящия ни свят. Законите на математиката имат реално проявление в природните явления. Нейните форми са формите на отделните природни елементи. Математическите правила нерядко се ползват в опознаването на нови микроорганизми. Математиката дори може да се види в самата природа – като чиста форма, сложна прогресия, взаимовръзка, строга последователност от процеси, крепящи се на точна формула.

Ако все още не вярвате на това, че математиката я има в природата и много от нещата в околната среда могат да се обяснят именно с математически модели, наша задача е да ви убедим в това твърдение.

Доказателството на Фибаночи

Италианският математик Леонардо Фибаночи измисля система, която показва колко двойки зайчи могат да се появят от един и същи чифт представители на животното в рамките на една година и в оптимални условия. Колкото и да е експериментална идеята за изследване на Фибаночи, изводът, до който достига той буквално променя представите за математиката и връзката й с природата на цялото човечество. Поради факта, че зайците не мога да се чифтосват до определена възраст, в началото имаме само с един чифт от тях, които могат да създадат поколение. Но след един месец това ново поколение също започва да се размножава, което означава, че получаваме две двойки зайци в репродуктивна възраст. На третия месец с новородените вече имаме още една двойка за размножаване и така до безкрай. Така се получава и математическият ред 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, който реално продължава до безкрайност. А за Фибоначи този ред е огънят, който ще запали изследователската му страст да стигне до Теорията на златното сечение в природата, което показва закономерност в размножителните способности не само на животни като зайците, но дори и в строежа на спиралите на някои растения – ананас, карфиол и шишарките. Тяхното деление следва абсолютно същия принципен математически ред: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144 и така до безкрайност.

фибоначи-математика

Фрактален природен алгоритъм

Тази теория доказва, че математиката намира проявление в природата посредством законите за закономерността и тези на геометрията. Какво точно ни дава като знание Фракталния природен алгоритъм? При него се появява наблюдението, че за голяма част от растенията увеличението на техните размери и обеми се дължи на увеличението на съставните им елементи, които обаче са с абсолютно една и съща структура. Вглеждайки се в едно дърво, математическата закономерност на уголемяването му с годините използва един и същи модел, който се повтаря неколкократно – по стъблото му се появяват нови разклонения, а по тях нови листа, пъпки и цветове. Но те са едни и същи. От тук идва и термина фракталност, а тези повтарящи се многократно елементи са фрактални. Между другото, същият е и процесът на разклоняване на кръвоносната система в човешкото тяло. Тя се дели на големи – артерии – които при разклоняване дават нови, по-малки съдове, като то тях се появяват още по-малки такива, капилярите. На практика обаче те всички са фрактални, защото следват една и съща структура на образувание и принцип на повтаряемост.

дърво-фрактален-алоритъм

Златната пропорция в природата или Теория на съвършения шестоъгълник

Тази теория за пореден път ни доказва, че природата съществува и се „възпроизвежда“ по линията на геометричните закони. Но уникалното на теорията е, че обяснява съвършенството на природата. В случая се открива едно универсално съотношение между отделните елементи на един обект в природата, които макар и в много случаи да са с проста форма създават усещането за съвършена хармония, красота. Най-често тук говорим именно за шестоъгълника. Това е една от най-често срещаните фигури в природата и обикновено, когато тя е налице, говорим за една наистина правилна форма, повтаряща се многократно и напомняща за перфектното изящество в природните обекти. Теорията в повечето случаи е представяна и доказвана посредством медената пита на пчелите, която погледната с увеличително стъкло се разкрива именно като хармонично съчетание от стотици малки шестоъгълници. Още по-интересен е фактът, че разгледани под микроскоп и красивите снежинки имат съвършена шестоъгълна форма. Същото важи и за водните мехурчета!

шестоъгълници-математика

Всичко разказано до тук може само затвърди предположението, че математиката не просто не може да се изчерпи като наука, ами тя винаги ще бъде в основата на изучаването на нови дялове и сфери от общата наука за света. Нещо повече – математическите изчисления се ползват и в новите технологии и дори в медицината. Не е нужно да ви припомняме, че дори в тези тежки времена на пандемия от тежкия коронавирус, освен биолози и епидемиолози, пряко участие в разгадаването на неговия строеж и действие взимат математици. Тяхната роля в микробиологията е основополагаща, а конкретно днес ни показва до каква степен вирусът е заразен, опасен и преодолим.

Наред с това, векът, в който живеем – век на модерните технологии и иновациите – не би бил такъв, какъвто е без научните закони на математиката. Не е нужно да напомняме, че математиката е неразривна част от информационните технологии. До голяма степен компютърът е една голяма кутия, в която непрестанно се правят изчисления, за да се извърши една функция или действие, да се задейства и да работи програмата, да се изпълни командата и дори нещо обикновено като това да можете да комуникирате с приятелите си през социалните мрежи.

Без математиката програмирането е немислимо. А без стабилни знания в сферата на математиката програмистите са загубени. Ние сме на мнение, че изучаването на информационни технологии и на програмирането днес е немислимо без наличие на математически знания. Затова ви напомняме, че ако искате да се развивате в сферата на програмирането, започнете от неговото базово стъпало, там, откъдето всичко започва, а именно математиката. За целта ви предлагаме курс по "Mатематика за програмисти - част 1" – разработен и воден от Николай Костов, който истински вярва в математическите закономерности и тяхната неотменна роля информационните технологии.