Kim Tingleyเป็นผู้สนับสนุนปกติของต้นอากาศนิตยสารจัดพิมพ์โดยสภากลาโหมทรัพยากรธรรมชาติและนิตยสารนิวยอร์กไทม์ส- นี้บทความได้รับการเผยแพร่ครั้งแรกโดยต้นอากาศนิตยสาร. Tingleyมีส่วนร่วมในบทความนี้ให้กับ LiveScience'sVoices Expert: Op-Ed & Insights-
เรขาคณิตแบบคลาสสิกนั้นราบรื่นและเป็นปกติ: เส้นตรงมุมขวาวงกลมที่สมบูรณ์แบบ วัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นตั้งแต่ตึกระฟ้าไปจนถึง iPhone สอดคล้องกับกฎของมัน แต่แทบจะไม่มีอะไรในธรรมชาติ ธรรมชาติยุ่งเหยิงขรุขระและวุ่นวาย - หรือมากกว่านั้นจนกระทั่งปี 1975 ปีนักคณิตศาสตร์ผู้ไม่ฝักใฝ่ฝ่ายใดBenoît Mandelbrot คิดค้นคำนี้เศษส่วน เพื่ออธิบายรูปแบบที่เขาแยกแยะภายในรูปร่างที่ผิดปกติที่พบในธรรมชาติ
Mandelbrot แสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ธรรมชาติเช่นเมฆภูเขาบรอกโคลีปอดของมนุษย์และ (ใช่) แม้แต่กาแลคซีก็ยังคงมีลักษณะแบบสุ่ม แต่มีการจัดระเบียบสูงรูปแบบที่ใหญ่กว่าของพวกเขาประกอบด้วยแบบจำลองขนาดเล็กของรูปแบบเดียวกัน และแบบจำลองเหล่านั้นเองก็มีแม้กระทั่งเล็กแบบจำลอง ในระดับพื้นฐานที่สุดเขาแสดงให้เห็นว่าแต่ละเท้าของแนวชายฝั่งมีพื้นผิวและรูปร่างที่ขรุขระพื้นฐานเหมือนกันเป็นไมล์ของมันหรือเป็นระยะทาง 100 ไมล์
ธรรมชาติของเศษส่วน
การเปิดเผยของ Mandelbrot นำเสนอวิธีการใหม่ในการรับรู้ธรรมชาติไม่ใช่สิ่งที่ไม่เป็นระเบียบและมีโอกาสปกครอง แต่เป็นสิ่งที่ออกแบบมาอย่างประณีต สนามที่เป็นผลลัพธ์ของรูปทรงเรขาคณิตของเศษส่วนช่วยให้ผู้คนมีวิธีการกำหนดและวัดรูปแบบลึกลับเหล่านี้และ-เมื่อมันถูกนำไปใช้กับสนามของ biomimicry-สร้างขึ้นใหม่ และความสามารถใหม่ของมนุษยชาติในการคัดลอกโครงสร้างพื้นฐานของธรรมชาติทำให้เกิดคำถามที่ชัดเจน: ทำไมนักออกแบบไม่ทำบ่อยขึ้น?
คำถามนี้เป็นหัวใจสำคัญของ biomimicry ซึ่งพยายามออกแบบที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดของธรรมชาติเพื่อสร้างเมืองที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้นอาคารและสินค้าอุปโภคบริโภค "หลังจาก 3.8 พันล้านปีของการวิจัยและพัฒนาความล้มเหลวคือฟอสซิลและสิ่งที่ล้อมรอบเราคือความลับในการเอาชีวิตรอด" Janine Benyus นักชีววิทยาเขียนในหนังสือ Seminal 1997 ของเธอสิ่งมีชีวิต- Benyus คิดว่า Fractals สามารถช่วยเราแก้ปัญหาความท้าทายด้านการออกแบบที่หลากหลาย
สำหรับสิ่งหนึ่ง "เศษส่วนเพิ่มพื้นที่ผิวจริงๆ" เธอกล่าว นึกภาพหกเหลี่ยมง่ายๆ จากนั้นภาพคริสตัลเกล็ดหิมะหกเหลี่ยมภายในรูปแบบของมันระบบบาโรกของสันเขาที่ทำให้รูปร่างพื้นฐานมีความซับซ้อนอย่างมากโดยไม่ทำให้มันขยายเกินขอบเขตเดิม ผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือที่เล่นความคิดนี้ได้คิดวิธีการใหม่ในการเพิ่มสัญญาณการรับสัญญาณสูงสุดโดยการดัดเสาอากาศให้เป็นรูปร่างเศษส่วนเพิ่มความยาวโดยไม่เพิ่มปริมาณพื้นที่เสาอากาศ
คุณสมบัติเชิงโครงสร้างไม่ได้เป็นเพียงแค่เคมีเท่านั้น แต่เป็นสถาปัตยกรรม
Acousticians และสถาปนิกคอนเสิร์ตฮอลล์รู้อยู่แล้วว่าเมื่อเสียงกระทบผนังเรียบและราบเรียบมันจะตีกลับและสะท้อน กำแพงที่มีพื้นผิวขรุขระในทางกลับกัน-หนึ่งที่เลียนแบบพื้นผิวที่มีพื้นผิวแตกหักของต้นไม้ที่ปกคลุมไปด้วยเปลือกไม้-ทำงานได้ดีกว่ามากในการดูดซับเสียง ต้นไม้เป็นเหมือนโรงงานไอเดียเศษส่วน: Benyus เห็นเทมเพลตสำหรับการกระจายน้ำที่มีประสิทธิภาพสูงเช่น
"เริ่มต้นด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางหนึ่ง" (เช่นลำตัว) เธอพูด "สาขามันหล่นลงไปที่เส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ๆ จากนั้นแยกมันอีกครั้ง" รูปแบบนี้ซึ่งพบการแสดงออกซ้ำ ๆ ในกิ่งไม้ของต้นไม้ลำต้นและหลอดเลือดดำที่ละเอียดอ่อนของใบแต่ละใบช่วยให้น้ำไหลได้อย่างอิสระในปริมาณพื้นผิวสูงสุด “ ไม่มีอะไรในระบบประปาของเราที่มีลักษณะเช่นนั้น” เธอกล่าวโดยสังเกตว่าท่อของเรา“ ใช้มุม 90 องศาอยู่เสมอนั่นคือเหตุผลที่เรามีปั๊มขนาดใหญ่ที่ต้องใช้พลังงานมากมาย”
ปรากฎว่าการฝังรูปร่างเศษส่วนอย่างมีกลยุทธ์ในเกือบทุกอย่างช่วยให้สิ่งนั้นแข็งแกร่งขึ้น นักฟิสิกส์ทำให้คอนกรีตมีความทนทานและผ่านไม่ได้โดยใช้เศษส่วนเพื่อสร้างส่วนผสม และนักวิจัยที่ WYSS Institute สำหรับวิศวกรรมที่ได้รับแรงบันดาลใจทางชีววิทยาของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดเพิ่งสร้างทางเลือกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเป็นพลาสติกที่รู้จักกันในชื่อ SHRILK ซึ่งเป็นหนี้ความแข็งแกร่งที่ยอดเยี่ยมสำหรับแรงบันดาลใจสำหรับวิศวกรรม: ชั้นเศษส่วนของหนังกำพร้าแมลง "[หลาย] คุณสมบัติเชิงโครงสร้างที่พบในธรรมชาติไม่ได้เป็นเพียงแค่เคมี" โดนัลด์อิงเบอร์ผู้อำนวยการสถาบันบอกฮาร์วาร์ดราชกิจจานุเบกษา- "พวกเขาเป็นสถาปัตยกรรม"
การค้นหาแรงบันดาลใจในธรรมชาติไม่ใช่เรื่องใหม่แน่นอน แต่การสอบถามธรรมชาติอย่างแข็งขันเกี่ยวกับแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดคือ ส่วนที่ยากที่สุดของ biomimicry คือการรู้ไม่เพียงอะไรเพื่อคัดลอก แต่ยังเมื่อไรและที่ไหน- หากเราหวังว่าจะร่วมมือกับ Nature ในโครงการอาคารและการออกแบบใหม่เราจะต้องคิดใหม่บทบาทของเราภายใน เราจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเราสร้างความสมดุลระหว่างความต้องการของเรากับความต้องการของระบบนิเวศขนาดใหญ่ของเราซึ่ง-ในขณะที่มันอาจดูยุ่งเหยิง-จริง ๆ แล้วประกอบด้วยระบบที่เชื่อมต่อระหว่างกันนับไม่ถ้วนซึ่งเหมือนเศษส่วนเหมือนเป็นเศษส่วน
เศษส่วนเชิญชวนให้เราชื่นชมธรรมชาติเพื่อความงามของมันและฟังก์ชั่น - เพื่อออกไปข้างนอกตามล่าหารูปแบบการทำซ้ำอย่างลึกลับเหล่านี้แล้วพยายามหาว่าจุดประสงค์ของพวกเขาอาจเป็นอย่างไร
"ธรรมชาติของเศษส่วนนั้นถูกค้นพบโดยผู้อ่านค่อยๆ" แมนเดลบอตเขียน "ไม่เปิดเผยในแฟลชโดยผู้เขียน" ต้องใช้การฝึกฝนความอดทนและการแช่เพื่อเริ่มเห็นพวกเขา แต่เมื่อคุณทำพวกเขาทุกที่
บทความนี้ปรากฏตัวครั้งแรกเป็น "ออกแบบเพื่อการใช้ชีวิต" ในต้นอากาศนิตยสาร. มุมมองที่แสดงเป็นของผู้เขียนและไม่จำเป็นต้องสะท้อนมุมมองของผู้จัดพิมพ์ บทความฉบับนี้ได้รับการเผยแพร่ครั้งแรกเมื่อLiveScience
