Batang pokok yang anggun dibahagikan kepada dahan, pada mulanya sedikit dan kuat, dan yang menjadi nipis. Ini sangat indah dan semula jadi sehingga hampir tidak ada di antara kita yang memperhatikan corak sederhana. Faktanya ialah ketebalan keseluruhan dahan pada ketinggian tertentu selalu sama dengan ketebalan batang.
Sebagai contoh, saya masih tidak mempercayai pernyataan ini (bagaimana cara memeriksanya dalam praktik!), Tetapi kenyataan ini diperhatikan 500 tahun yang lalu oleh Leonardo Da Vinci, yang, seperti yang anda ketahui, sangat taat. Hubungan ini disebut "Peraturan Leonardo" dan sejak sekian lama tidak ada yang dapat memahami mengapa ini berlaku.
Pada tahun 2011, ahli fizik Christoph Elloy dari University of California, mencadangkan penjelasannya sendiri.
"Peraturan Leonardo" berlaku untuk hampir semua spesies pokok yang diketahui. Pencipta permainan komputer yang mencipta model pokok tiga dimensi yang realistik juga menyedarinya. Lebih tepat lagi, peraturan ini menetapkan bahawa di tempat di mana batang atau garpu cabang, jumlah bahagian dari cabang-cabang bercabang akan sama dengan bahagian cabang yang asal. Apabila cawangan ini juga berganda, jumlah bahagian dari empat cabangnya tetap sama dengan bahagian batang asal. Dan lain-lain.
Peraturan ini ditulis secara matematik secara lebih elegan. Sekiranya batang dengan diameter D dibahagikan kepada bilangan cabang n dengan sewenang-wenangnya dengan diameter d1, d2, dan seterusnya, jumlah diameter mereka yang kuasa dua akan sama dengan segi empat sama diameter batang. Menurut formula: D2 = ∑di2, di mana i = 1, 2,… n. Dalam kehidupan nyata, darjah tidak selalu sama dengan dua dan boleh berubah dalam 1.8-2.3, bergantung pada geometri pokok tertentu, tetapi secara umum, pergantungan itu diperhatikan dengan ketat.
Sebelum karya Elloy, versi utamanya dianggap adanya hubungan antara peraturan Leonardo dan pemakanan pokok. Untuk menjelaskan fenomena ini, ahli botani mencadangkan bahawa nisbah ini adalah optimum untuk sistem paip di mana air naik dari akar pokok ke dedaunan. Ideanya kelihatan cukup masuk akal, jika hanya kerana luas keratan rentas, yang menentukan throughput paip, secara langsung bergantung pada kuadrat jejari. Walau bagaimanapun, ahli fizik Perancis Christophe Eloy tidak bersetuju dengan ini - pada pendapatnya, corak seperti itu dihubungkan bukan dengan air, tetapi dengan udara.
Video promosi:
Untuk membuktikan versi, saintis membuat model matematik yang menghubungkan kawasan dedaunan pokok dengan kekuatan angin yang bertindak pada waktu rehat. Pokok di dalamnya digambarkan sebagai tetap hanya pada satu titik (tempat pelepasan batang bersyarat di bawah tanah), dan mewakili struktur fraktal bercabang (iaitu, di mana setiap elemen yang lebih kecil adalah salinan yang lebih kurang tepat dari yang lebih tua).
Dengan menambahkan tekanan angin pada model ini, Elloy memperkenalkan indikator tetap tertentu mengenai nilai hadnya, setelah itu cabang-cabang mulai pecah. Berdasarkan ini, dia membuat perhitungan yang akan menunjukkan ketebalan cabang bercabang yang optimum, sehingga daya tahan terhadap kekuatan angin menjadi yang terbaik. Dan apa - dia menjalin hubungan yang sama, dengan nilai ideal dari nilai yang sama antara 1.8 dan 2.3.
Kesederhanaan dan keanggunan idea dan buktinya telah dihargai oleh para pakar. Sebagai contoh, jurutera Massachusetts Pedro Reis memberi komen: "Kajian ini meletakkan pokok pada ketinggian struktur buatan yang dirancang untuk menahan angin - contoh terbaik adalah Menara Eiffel." Masih menunggu apa yang akan dikatakan oleh ahli botani mengenai perkara ini.
“Ella menggunakan pendekatan mekanikal yang sederhana dalam karyanya. Dia melihat pohon itu sebagai fraktal (sosok dengan beberapa tingkat kesamaan diri), dengan setiap cabang dimodelkan sebagai balok dengan ujung bebas. Di bawah anggapan ini (dan juga di bawah syarat bahawa kemungkinan cabang pecah di bawah pengaruh angin adalah berterusan dalam waktu), ternyata undang-undang Leonardo meminimumkan kemungkinan cabang-cabang pokok akan pecah di bawah tekanan angin. Rakan sekerja Elloy, secara keseluruhan, bersetuju dengan perhitungannya dan bahkan menyatakan bahawa penjelasannya cukup mudah dan jelas, tetapi atas sebab tertentu tidak ada yang memikirkannya sebelumnya.
Ini bukan perkara biasa dalam sains.
