Грациозният ствол на дървото е разделен на клони, отначало няколко и мощни, а тези на все по-тънки. Това е толкова красиво и толкова естествено, че едва ли някой от нас обърна внимание на прост модел. Факт е, че общата дебелина на клоните на определена височина винаги е равна на дебелината на багажника.
Например, аз все още не вярвам в това твърдение (как да го проверя на практика!), Но този факт беше забелязан преди 500 години от Леонардо Да Винчи, който, както знаете, беше много наблюдателен. Тази връзка се наричаше „Правилото на Леонардо“и дълго време никой не можеше да разбере защо това се случва.
През 2011 г. физикът Кристоф Елой от Калифорнийския университет предложи своето интересно обяснение.
„Правилото на Леонардо“важи за почти всички известни дървесни видове. Създателите на компютърни игри, които създават реалистични триизмерни модели на дървета, също са наясно с това. По-точно, това правило установява, че на мястото, където вилицата или разклонението се разклонява, сборът от секциите на раздвоените клони ще бъде равен на сечението на оригиналния клон. Когато тогава този клон също се раздвоява, сборът от секциите на четирите му клона ще бъде равен на секцията на оригиналния ствол. И т.н.
Това правило е написано още по-елегантно математически. Ако ствол с диаметър D е разделен на произволен брой клони n с диаметри d1, d2 и така нататък, сумата от техните диаметри в квадрат ще бъде равна на квадрата на диаметъра на багажника. Съгласно формулата: D2 = ∑di2, където i = 1, 2,… n. В реалния живот степента не винаги е строго равна на две и може да варира в рамките на 1,8-2,3, в зависимост от геометрията на определено дърво, но като цяло зависимостта се спазва стриктно.
Преди работата на Елой, основната версия се считаше за наличието на връзка между правилото на Леонардо и храненето на дърветата. За да обяснят това явление, ботаниците предполагат, че това съотношение е оптимално за системата от тръби, през които водата се издига от корените на дървото до зеленината. Идеята изглежда доста разумна, дори само защото площта на напречното сечение, която определя пропускателната способност на тръбата, директно зависи от квадрата на радиуса. Френският физик Кристоф Елой обаче не е съгласен с това - според него подобен модел е свързан не с вода, а с въздух.
Промоционално видео:
За да обоснове версията си, ученият създал математически модел, който свързва областта на листната маса на едно дърво със силата на вятъра, действаща при счупване. Дървото в него беше описано като фиксирано само в една точка (мястото на условното заминаване на багажника под земята) и представлява разклоняваща се фрактална структура (тоест такава, в която всеки по-малък елемент е повече или по-малко точно копие на по-стария).
Като добави налягането на вятъра към този модел, Elloy въведе определен постоянен индикатор за неговата пределна стойност, след което клоните започват да се чупят. Въз основа на това той направи изчисления, които биха показали оптималната дебелина на разклоняващите се клони, така че устойчивостта на сила на вятъра да бъде най-добрата. И какво - той стигна до абсолютно същата връзка, като идеалната стойност на същата стойност лежи между 1,8 и 2,3.
Простотата и елегантността на идеята и нейното доказателство вече са оценени от експертите. Например, инженерът от Масачузетс Педро Рейс коментира: „Проучването поставя дърветата на височината на изкуствени конструкции, предназначени да устоят на вятъра - най-добрият пример за това е Айфеловата кула“. Остава да изчакаме какво ще кажат ботаниците по този въпрос.
„Ела използва прост механичен подход в работата си. Той разглежда дървото като фрактал (фигура с известна степен на сходство), като всеки клон е моделиран като лъч със свободен край. При тези предположения (и също при условие, че вероятността да се счупи клон под въздействието на вятъра е постоянна във времето), се оказа, че законът на Леонардо свежда до минимум вероятността клоните на дърветата да се счупят под натиска на вятъра. Колегите на Елой като цяло се съгласиха с неговите изчисления и дори заявиха, че обяснението е доста просто и очевидно, но по някаква причина никой не се е сетил за това преди.
Е, това не е рядкост в науката.