Trädets graciösa stam är uppdelat i grenar, vid första få och kraftfulla, och de i ständigt tunnare. Detta är så vackert och så naturligt att knappt någon av oss uppmärksammade ett enkelt mönster. Faktum är att grenarnas totala tjocklek i en viss höjd alltid är lika med stammens tjocklek.
Till exempel tror jag fortfarande inte på detta uttalande (hur kan jag kontrollera det i praktiken!), Men detta faktum noterades för 500 år sedan av Leonardo Da Vinci, som, som ni vet, var mycket observant. Denna relation kallades "Leonardos regel" och under lång tid kunde ingen förstå varför detta händer.
2011 föreslog fysikern Christoph Elloy från University of California en nyfiken förklaring av hans egen.
"Leonardo Rule" gäller för nästan alla kända trädarter. Skaparna av datorspel som skapar realistiska tredimensionella modeller av träd är också medvetna om det. Mer exakt fastställer denna regel att på den plats där stammen eller grenen gafflar, kommer summan av sektionerna av de tvärgrenade grenarna att vara lika med sektionen för den ursprungliga grenen. När denna gren också då delas upp, kommer summan av sektionerna i dess fyra grenar fortfarande att vara lika med den ursprungliga stammen. Etc.
Denna regel skrivs ännu mer elegant matematiskt. Om en bagageutrymme med diameter D är uppdelad i ett godtyckligt antal grenar n med diametrarna d1, d2, och så vidare, kommer summan av deras kvadratiska diametrar att vara lika med kvadratet för stamdiametern. Enligt formeln: D2 = ∑di2, där i = 1, 2, … n. I verkligheten är graden inte alltid strikt lika med två och kan variera inom 1,8-2,3, beroende på geometrin hos ett visst träd, men i allmänhet observeras beroendet strikt.
Före Elloys arbete ansågs huvudversionen förekomsten av en koppling mellan Leonardos styre och näring av träd. För att förklara detta fenomen föreslog botaniker att detta förhållande är optimalt för systemet med rör genom vilket vatten stiger från trädets rötter till bladverket. Idén ser ganska rimlig ut, bara om tvärsnittsarean, som bestämmer rörets genomströmning, beror direkt på radien. Den franska fysikern Christophe Eloy håller dock inte med om detta - enligt hans åsikt är ett sådant mönster inte kopplat till vatten, utan med luft.
Kampanjvideo:
För att underbygga sin version skapade forskaren en matematisk modell som förbinder ett trädets lövområde med vindkraften som verkar på en paus. Trädet i det beskrevs som fixerat endast vid en punkt (platsen för den villkorliga avgången till stammen under marken), och representerade en grenande fraktalstruktur (det vill säga en där varje mindre element är en mer eller mindre exakt kopia av den äldre).
Genom att lägga till vindtryck till denna modell introducerade Elloy en viss konstant indikator för dess begränsningsvärde, varefter grenarna börjar bryta. Baserat på detta gjorde han beräkningar som skulle visa den optimala tjockleken på grengrenarna, så att motståndet mot vindkraft skulle vara bäst. Och vad - han kom till exakt samma förhållande, med det ideala värdet av samma värde som låg mellan 1,8 och 2,3.
Idéns enkelhet och elegans och dess bevis har redan uppskattats av experter. Till exempel kommenterar Massachusetts ingenjör Pedro Reis: "Studien sätter träd på höjden av konstgjorda konstruktioner som är speciellt utformade för att motstå vinden - det bästa exemplet är Eiffeltornet." Det återstår att vänta på vad botanikerna kommer att säga om detta.
”Ella använde en enkel mekanisk strategi i sitt arbete. Han betraktade trädet som en fraktal (en figur med viss grad av självlikhet), med varje gren modellerad som en balk med en fri ände. Under dessa antaganden (och även under förutsättningen att sannolikheten för att en gren bryter under vindens inflytande är konstant i tid) visade det sig att Leonardos lag minimerar sannolikheten för att trädgrenar kommer att bryta under vindens tryck. Elloys kollegor, i det stora hela, gick med på hans beräkningar och uttalade till och med att förklaringen var ganska enkel och uppenbar, men av någon anledning hade ingen tänkt på den tidigare.
Det är inte ovanligt inom vetenskapen.