Korisničko ime: Lozinka:

Dobrodošli na SerbianMeteo Forum


Prisutni ste kao gost. Da biste imali pristup kompletnom sadržaju foruma, diskusijama, koristili pogodnosti slanja privatnih poruke itd, potrebno je da se registrujete KLIKOM OVDE. Posle procesa registracije, putem e-maila koji ste uneli, dobićete link za aktivaciju naloga. Neophodno je uneti validan e-mail. U suprotnom nećemo biti u mogućnosti da vam pošaljemo aktivacioni link.
Ukoliko imate problem u vezi sa registrovanjem ili neki drugi tehnički problem, kontaktirajte nas na office[at]serbianmeteo.com

Autor Tema: Kako nastaju oblici?  (Pročitano 12820 puta)

Van mreže Nele

  • **
  • Poruke: 1.011
  • Starost: 46
Kako nastaju oblici?
« poslato: 28. Jul 2008. u 22:12 »

Veza živog i neživog

   Džejms Mjuri je biolog na Oksfordskom univerzitetu, a bavi se pitanjem zašto neke životinje imaju po telu određene šare. On smatra da pege na krznu životinja potiču od velike koncentracije jedne grupe supstanci, tzv. melanocita, čija je raspodela na koži embriona zavisna od reakcije difuzije. Simulirajući na računaru efekte te reakcije, Mjuri je uspeo da rekonstruiše šare leoparda, zebre i žirafe! Motivi se nisu pojavili kod miševa, suviše malih, a iščezavali su kod slona, suviše velikog. Kod životinja srednje veličine, model je reprodukovao mrlje kada je površina bila dovoljno velika (kao na trupu), a pruge kada se površina smanjuje (kao na repu ili šapama), pravilo koje se potvrđuje kod većine mačaka.
   „Teorija je vrlo elegantna“, primećuje Danijel Tomas, biolog sa kompinjenskog univerziteta, „ali reakcija difuzije svakako nije jedini uzrok. Osim verovatnog genetskog kodiranja oblika, treba uzeti u obzir i druge tipove hemijskih reakcija. Možda one reakcije koje u homogenoj smeši dve hemijske supstance spontano dovode do oscilacija, proizvodeći divne spirale. Bilo kako bilo, ova istraživanja bi mogla da ožive jednu oblast istraživanja koja je uvek predstavljala nešto tajanstveno“.
  U stvari, problem porekla oblika tako je složen, da se vrlo malo naučnika usuđivalo da se u njega upusti. Britanski zoolog Darsi Tompson jedan je od tih retkih pionira. U svojoj knjizi pod naslovom „On growth and Form“ (O rastu i razvoju), objavljenoj 1917. godine, on istražuje šarolikost oblika, od školjki do rogova ovna, od riba do lišća drveća.



   Za Tompsona, oblici su rezultat prirodnih sila kao što su teža i površinski napon koji oblikuju površinu tečnosti. Međutim, on je svestan da su te sile mnogo složenije nego što ih prikazuju zakoni: „Oprugu sata mi mnogo slabije razumemo nego gasnu maglinu“. Čak ako ta rasuđivanja strogi naučnici i nisu uvek smatrali jako ubedljivim, važno je da iz njegovih ispitivanja skeleta radiolarija, sićušnih morskih organizama, krila insekata ili roga narvala, proizlazi zadivljujući osećaj jedinstva prirodnih oblika.
   Ako davni interes Darsija Tompsona danas ponovo izbije u prvi plan, više je to zbog eknomskog značaja morfogeneze nego zbog estetskih razloga. Za metalurge je od osnovnog značaja da shvate mikroskopsku strukturu legura; geolozima je veoma važno da znaju kako se formiraju podzemne raseline (gde dolazi do akumuliranja minerala), a u obliku ćelija i živih organizama, bez sumnje se kriju mnoga rešenja značajna za biotehnologiju.



   „...škrta struktura kristala pokazuje nepromenljivu nepogrešivost, besmrtnu geometriju, koju su naslućivali Pitagora i Platon“, pisao je Rože Keloa, veliki ljubitelj stena. O providnosti i geometrijskom savršenstvu kristala kvarca, snivaju pesnici kao što su kristalografi. Čistoća kvarca, objašnjavaju oni, tog kristala koji služi kao rezonator u našim časovnicima, određuje njegove mehaničke osobine i njegov životni vek. Francuski istraživač iz laboratorije za kristalografiju CNRS-a i Pariskog univerziteta, proizvodili su kristale polazeći od tečnog stanja pri raznim koncentracijama i temperaturama, sve do onih koje vladaju u kosmosu. U Spejslabu, gde je težina deset hiljada puta manja nego na Zemlji, nikakva parazitska konvekciona strujanja ne remete rastop iz koga se vrši kristalizacija. Atomi ili molekuli rastopa mogu se tada jedan po jedan vezivati za polaznu površinu (klicu), tako da stalno reprodukuju istu geometriju. Na taj način, kristali dobijeni u tim mikrogravitacionim uslovima, krajnje su čisti, što je glavna osobina koja se zahteva u elektronici. U unutrašnjosti jednog tranzistora povezivanje milijardi atoma silicijuma na ovaj način, omogućava da se elektroni kreću bez ikakvih prepreka.
   Na Zemlji, kristal je retko lišen defekata. On se, na primer, može prevariti, kao što se mi nekada prevarimo zakopčavajući košulju. Njegova polazna površina biće takvog oblika, da će se oko nje sledeći slojevi obavijati u obliku spirale. Drugi kristali, u drugih uslovima, rastu nasumce i njihove površine poprimaju više ili manje zakrivljen oblik. Najzad, mnogi metali imaju težnju da grade „dendrite“, sićušna božićna drvca, koja pokazuju da se kristalizacija vrši u zavisnosti od koncentracionih razlika u tečnoj sredini“.



Ovaj fosil star 180 miliona godina ukazuje na veliku važnost spirale (ovde logaritamske), u živom svetu.

   Računarske simulacije su omogućile da se na mikroskopskom nivou prati šta se dešava pri rastu kristala. Pri vrlo maloj brzini rasta, nastaju geometrijski oblici. Ako se proces ubrza, dobijaju se najpre dendriti, zatim porozan materijal koji se na kraju potpuno raspada da bi primio fraktalni izgled, sličan šarama inja.



Kapljica jednog tečnog kristala sastavljena od organskih molekula, otkriva pod mikroskopom čudnu strukturu nazvanu "mreža elipsi".

   Izvanredna lepota kristala leda navela je Japanca Ukihira Nakaju da to što je nazvao „porukom neba“, objasni u zavisnosti od temperature i vlažnosti vazduha. Na -5˚C, preovladava oblik iglice; na -10˚C, javljaju se kolone, zatim snežne pahuljice, a počev od -15˚C, male pločice koje grade savršene šestougaonike.
   Međutim, ne postoje dve iste snežne pahuljice, kao što ne postoje ni dva identična ljudska bića. Kristalni rast upravo predstavlja vezu između žive i nežive materije. „Ljuštura insekata, mišićno tkivo, čak neki hromozomi, imaju strukturu tečnih kristala“, objašnjava Iv Buligan. „Ti kristali, koji se koriste u brojčanicima časovnika i računara, skupovi su makromolekula orijentisanih u određenim pravcima“. Neki derivati holesterola na primer, imaju slojevitu strukturu u kojoj je svaki sloj u odnosu na prethodni, okrenut za konstantan ugao.
   Ista struktura, sreće se kod ljuštura celakantea ili rakova. Pri svakom mitarenju, polaže se vrlo fini sloj tečnih kristala koji se zatim transformiše u kristalna vlakanca.
   Izgleda da u biologiji oblici rezultuju iz niza periodničnih fenomena, slično rastu kristalnog dendrita. Tako, prve etape embrionalnog razvoja sadrže ćelijske deobe koje se dešavaju nasumično. Što se defekata rasta tiče, kao što su „promene nagiba“ i druge „spiralne dislokacije“ protiv kojih kristalografi ratuju, oni su za morfogenezu apsolutno potrebni. Međutim, živi oblici ne mogu se objasniti samo fizičkim fenomenima rasta. Određenu ulogu, koja je vrlo složena, ima tu i genetika: jedan dati gen ne proizvodi određeni oblik. Ćelije takođe imaju uticaja, uređujući po svojoj volji sastav tečnih kristala. Njihov uticaj je dokazan zahvaljujući istraživanju strukture – cevanice kod skakavaca.
   Što se tiče rasta žive materije, biolozi se pitaju, nisu li njeni oblici takvi da je za njihovo određivanje dovoljan vrlo ograničen broj informacija. Poznati su tako mnogi biološki autoskupovi za čiji nastanak nije potreban nijedan poseban enzim. Flagele (pokretne trepetiljke) nekih bakterija pretvorene u kašu (propuštanjem kroz mikser), sasvim same vraćaju svoju finu proteinsku arhitekturu oblika pčelinjeg saća uvijenog u spiralu!

   Ekonomija sredstava mora da je jedna od tajni morfogeneze. Nemački kristalograf Georg Vulf pokazao je 1901. godine da kristal, pri datoj zapremini, uvek uzima oblik čija je energija površine najmanja. Okuke jedne reke, ocrtavaju takvu krivu pri kojoj je rad vode najmanji, tj. pri kojoj su promene pravca vode najmanje izražene. Što se živih organizama tiče, oni nastoje da zauzmu prostor na što ekonominiji način, koristeći se jednostavnim geometrijskim oblicima i minimumom genetskih informacija.
   Sve u svemu, nastojanja koja su sasvim slična nastojanjima arhitekata. Nije stoga čudno što ih vidimo združene na mnogim problemima morfogeneze. Jedan članak objavljen u časopisu „Nature“, ticao se čudnog molekula sa 60 atoma ugljenika. „Bakminsterfuleren“, nazvan tako po arhitekti Bakminsteru Fuleru, pronalazaču geometrijskih svodova, potpuno liči na fudbalsku loptu, sa atomima ugljenika u vrhovima šestougaonika i petougaonika. Ustvari, nemoguće je zatvoriti površinu koja bi se sastojala samo od šestougaonika; međutim, samo nekoliko petougaonika i problem je rešen. Tako su mikročestice čađi sastavljene od koncentričnih sfera od kojih svaka sadrži 12 petougaonika i promenljivi broj šestougaonika, koji može da ide i do 50.000.
   Već je Darsi Tompson ukazao na tu specifičnost, koja se zapaža kod svih skeleta radiolarija kao i kod proteina koji izgrađuju viruse. Virusi polija i gripa imaju ljusku sastavljenu od proteina, koja obavija drugu, manju ljusku.



Tri zida se seku dajući uglove od 120 stepeni. To je najjednostavnija konfiguracija "minimalne energije" koju spontano daju filmovi sapunice.

   Jedan drugi arhitekta, Oto Fraj, postao je slavan posle konstrukcije olimpijskog stadiona u Minhenu po ugledu na mehurove od sapunice. Tanki filmovi sapunice spontano stvaraju minimalne površine koje matematičari teško mogu da izraćunaju. Izolovani mehur ne predstavlja problem, jer među svim površinama, sferna površina zahvata najveću zapreminu. Međutim, sve se komplikuje kad treba opisati penu od sapunice, iako se ona ponaša po vrlo prostom zakonu: kad se tri zida seku, oni međusobno uvek zaklapaju ugao od 120˚, imaju tendenciju da grade šestougaonike, jedan od najraširenijih oblika u prirodi. Alveole pčelinjeg voska, filigrani krila insekata i pukotine u suvoj zemlji takođe se povinuju tom zakonu.
   Učestanost spiralnog oblika, od DNK koja skladišti naš genetski kod, do školjki i galaksija, takođe se objašnjava idejom minimalne površine. Dve petlje gvozdene žice, identične i paralelne, uronjene u sapunicu, grade jednu zakrivljenu površinu, „katenoidu“. Ako se ona realizuje na plastičnom listu i zatim iseče, deformisaće se i dati prekrasnu spiralu.
   Treba li odatle zaključiti da se tajna oblika nalazi u matematici? Daleko od toga! odgovara matematičar Rene Tom, dobitnik Fildsove nagrade za svoje radove iz topologije. Ideja minimalne površine je u redu dok je spoljnja sredina homogena. Takva sredina je, na primer, okean, što objašnjava da mnoge morske životinje imaju taj tip oblika. Međutim, druga živa bića suočena su sa složenijim uslovima. Dok se morfogeneza slabo povinuje jednačinama, moguća je bar kvalitativna procena globalnog oblika jedne životinje ili biljke. Radi se o nauci koja nam dolazi izdaleka, jer ju je već Aristotel razvio, pre dve hiljade godina, u svom „razgovoru o delovima životinja“. Organizacija živog bića jasno je određena njegovom okolinom iz koje ono crpi sredstva za svoje postojanje. Postoji očigledna razlika između životinje sa njenim prolazom za uzetu hranu (probavna cev) i biljke čija je vrlo razgranata struktura (grane), bolje prilagođena zahvatanju difuzne svetlosti potrebne za fotosintezu. Takva struktura sreće se inače kod životinjskih organa kao što su pluća ili sistem krvotoka, gde se radi o obezbeđivanju što je moguće tešnjeg dodira između dve različite sredine. Uz to, biljka se može rekonstruisati polazeći od jednog svog dela (dovoljna je i jedna ćelija), dok životinja ne može. Strategije morfogeneze su kod nje raznovrsnije.

   Lepota i raznovrsnost prirodnih oblika ne mogu se prema tome objasniti samo principima ekonomije i minimalne površine. Čak ako je „velika knjiga prirode ispisana alfabetom geometrije“, kako je mislio Galilej, njen jezik nam umnogome ostaje nerazumljiv. Uprkos tome, ništa nas ne sprečava da se divimo raskošnoj lepoti oblika koje priroda stvara.

Van mreže beket

  • **
  • Poruke: 1.628
  • Lokacija: (Novi) Beograd
Odg: Kako nastaju oblici?
« Odgovor #1 poslato: 28. Jul 2008. u 22:49 »
neću sad da hvalim, ko zna ko je autor ;)
-- samo jedna sitnica (barem ovo što znam:) nije "Rože Keloa" (u originalu Roger Caillois) - nego Rože Kajoa...
/pod tim imenom je poznat kod nas - vid. http://vbsw.nbs.bg.ac.yu/cobiss/

Van mreže Nele

  • **
  • Poruke: 1.011
  • Starost: 46
Odg: Kako nastaju oblici?
« Odgovor #2 poslato: 28. Jul 2008. u 22:54 »
Hvala za ispravku, istina je da se nisam snašao (i ne snalazim) sa izgovaranjem stranih imena, naročito ako nisam čuo kako se izgovara... eh, ispraviću se valjda :)

Van mreže beket

  • **
  • Poruke: 1.628
  • Lokacija: (Novi) Beograd
Odg: Kako nastaju oblici?
« Odgovor #3 poslato: 28. Jul 2008. u 23:12 »
nije strasno: svi se s tim mucimo... problem transkripcije mnogi cak zaobilaze tako sto imena ostavljaju u originalu!
ali eto ti dva nacina kako da ih nadjes: jedan je cobiss, ako ubacis u polje 'kljucna rec' prezime u originalu dobices eventualno i prevode (ali tu opet treba paziti, posto moze da bude neko drugi, dakle - moras da prepoznas makar neki naslov)
drugi nacin: nas zvanican pravopis - u izdanju matice srpske, tamo stoje uputstva za sve vece jezike...
treci i najtezi nacin: naci nekog ko zna kako se cita to neko ime...  :smartass:

inace, ovaj tekst kao da je vec spreman za stampu

Van mreže Nele

  • **
  • Poruke: 1.011
  • Starost: 46
Odg: Kako nastaju oblici?
« Odgovor #4 poslato: 28. Jul 2008. u 23:50 »
Postoji problem (bar kod mene), posvećivanju vremena onome što bismo želeli definisati u obliku slova i predstaviti. Obično, predmeti analiza izlaze iz učenja, čitanja različitih knjiga, naslova u nauci ili umetnosti ili bilo kojoj drugoj oblasti interesovanja. Na kraju, čitava ta sublimacija postaje čorba koju treba uobličiti kako ne bi dosegla nivoe nerazumljivosti, ni najmanje u onoga ko nas čita. Ukoliko je to teško razumeti, onda je verovatno da onaj koji je pisao, nije imao dovoljno vremena, ili strpljenja (najčešće u mom slučaju), da završi stvar do kraja (pa su to više kuckane misli, pisane kako izlaze).
Mada... daleko je od završetka... ima grešaka, kako pravopisnih, tako i onih konceptualnih koje su jasno vidljive tek sada, kada ga pogledam.
Tako, nesavršenost je možda osnov, ne samo u pisanju, nego u bilo kojoj ekspresiji kojoj se možemo posvetiti u pokazivanju nekih istina koje nisu bliske svima.

Ovim sam želeo pokazati još jednom, da kompleksnost meteoroloških faktora, odlazi daleko izvan opsega redovnog praćenja, naročito u njenoj teoriji, koja zalaženjem sve više u svrž postojanja (do nivoa nastanka oblika), i sama postaje sve kompleksnija, pa se tako neretko zamislimo nad teorijama koje su zdravom razumu do sada bile sasvim opravdane.

Hvala ti puno na komentarima! Naravno, što se predloga o čitanju stranih reči tiče, slažem se... koliko vidim iz tvog objašnjenja, možda bi najbolje bilo ostaviti originale imena, ili ih staviti u zagradu i izvesti opet svoju izvedbu.