راز شکل منحصربه‌فرد گل رز کشف شد

 آیا تا به حال متوجه شده‌اید که چگونه گلبرگ‌های رز در لبه‌ها به صورت خمیده با نوک‌های تیز و ظریف شکل می‌گیرند؟ قرن‌هاست که هنرمندان از این شکل‌های خاص در نقاشی‌ها و شعرهایشان الهام گرفته‌اند، اما دلیل علمی آن تا کنون ناشناخته بود.

به گزارش اطلاعات آنلاین به نقل از ایستادی فایند، به تازگی نتایج یک تحقیقات علمی که در مجله «ساینس» منتشر شده، این راز را فاش کرده است و نشان می‌دهد که رزها شکل خود را به واسطه یک ناسازگاری ریاضی در فرایند رشد ایجاد می‌کنند. برخلاف سایر گل‌ها که شکل خود را به دلیل تفاوت در نرخ رشد به دست می‌آورند، رزها نوک‌های مشخص و زاویه‌دار خود را به خاطر پدیده‌ای به نام «ناسازگاری»  در واقع یک تعارض هندسی ذاتی.

این تیم تحقیقاتی گل رز و حدود ۱۰۰ گلبرگ از گونه‌های مختلف رز را بررسی کردند. آنها الگوی واضحی مشاهده کردند؛ گلبرگ‌های جوان در مرکز گل لبه‌های صاف دارند، اما گلبرگ‌های پیرتر شکل‌های چندضلعی با نوک‌های مشخص پیدا می‌کنند.

برای فهمیدن دلیل این موضوع، آنها نوارهای باریکی از مناطق مختلف گلبرگ‌ها برش دادند. نوارهایی که از لبه بریده شده بودند صاف ماندند، اما نوارهایی که از مرکز تا لبه بریده شدند به سمت پایین خم شدند که نشان‌دهنده الگوهای رشد متفاوت در جهت‌های مختلف.

این کشف منجر به یک دستاورد بزرگ شد؛ گلبرگ‌های رز فقط در جهت شعاعی (از مرکز به لبه) انحنا پیدا می‌کنند، نه در جهت دور لبه دایره‌ای. با ادامه رشد این ناسازگاری که مهندسان آن را «تنش هندسی» می‌نامند. ماده نمی‌تواند بدون تغییر شکل به حالت ترجیحی خود برسد.

دانشمندان برای آزمودن نظریه خود، مدل‌های ساده شده‌ای از گلبرگ‌های دایره‌ای شکل را با شبیه‌سازی کامپیوتری و آزمایش‌های فیزیکی با استفاده از پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر ساختند. با برنامه‌ریزی این مدل‌ها بر اساس الگوهای رشد واقعی رزها، آنها توانستند تغییر شکل از لبه‌های صاف به نوک‌های تیز را بازسازی کنند.

تیم تحقیقاتی با آزمایشی هوشمندانه، نقطه نوک‌دار تازه شکل‌گرفته روی گلبرگ جوان را به محل دیگری در طول لبه منتقل کرد و اجازه داد گل به رشد ادامه دهد. محل اصلی با لبه گرد رشد کرد، اما محل جدید لبه‌ای فرورفته ایجاد کرد — اثبات اینکه خود نوک تغییراتی در رشد بافت ایجاد می‌کند.

این کشف فراتر از توضیح گل‌های زیباست. این مکانیسم می‌تواند صنعت ساخت و مهندسی را متحول کند، جایی که همان اصول می‌تواند به ساخت موادی کمک کند که بدون دخالت خارجی به شکل‌های خاصی درآیند.

روش‌های سنتی برای ایجاد منحنی‌های پیچیده در مواد نازک به نیروهای خارجی نیاز دارند، اما این مطالعه نشان می‌دهد که الگوهای رشد خوب طراحی شده می‌توانند به صورت خودجوش شکل‌های پیشرفته ایجاد کنند. از معماری تا دستگاه‌های پزشکی، اصول شکل‌گیری گلبرگ رز ممکن است روزی به مهندسان کمک کند ساختارهایی بسازند که خودبه‌خود به فرم‌های کاربردی تا شوند.

این تحقیق نشان می‌دهد چگونه یک الگوی ساده رشد، چرخه بازخوردی بین شکل و زیست‌شناسی ایجاد می‌کند: رشد متقارن باعث ناسازگاری هندسی می‌شود که نقاطی را ایجاد و تنش‌ها را متمرکز می‌کند و سپس رشد بعدی را هدایت می‌کند.

بیشتر بخوانید:

گل رزهایی که سه سال عمر می کنند! (+عکس)

تماشاخانه

سوزاندن گازهای سمی و مردمی که نمی‌توانند درست نفس بکشند / چه کسی می‌تواند اسید سولفوریک را تنفس کند؟ انتظار زیادی که از مردم غیزانیه دارند! (فیلم)

هوشنگ مرادی کرمانی: من ظرف شش هفت سال تمام سرپرست‌هام رو از دست دادم (فیلم)

فیلم های دیگر