Vzory v pavúčích vláknach a melódii sú rovnaké

|

Pomocou novej matematickej metodológie vytvorili vedci z MIT vedecky presnú analógiu, ktorá ukazuje na podobnosti medzi fyzikálnou štruktúrou pavúčieho vlákna a zvukovou štruktúrou melódie a je dôkazom špecifickej štruktúry na základe jej funkcie.

Porovnanie začína so základnými stavebnými blokmi oboch skúmaných vecí - aminokyselinou a zvukovou vlnou - a pokračuje až na úroveň beta-skladaného listu (sekundárna štruktúra bielkovín skladajúca sa z opakujúcich sa vzorov ich usporiadania) a hudobný riff. Výskum vysvetľuje ako sú vzory v štruktúre priamo prepojené s vlastnosťami vlákna a emocionálnou odozvou poslucháča hudby.

Hoci sa môže zdať byť porovnanie vlákna s hudbou skôr novinkou ako prielomom, metodika predstavuje nový prístup k porovnaniu vedeckých objavov v odlišných oblastiach bádania. Takéto analógie môžu pomôcť pri návrhu materiálov využívajúcich opakujúce sa vzory inšpiráciou v prírodných materiáloch, ktoré sú ľahké a odolné voči poškodeniu. Vedci tiež prichádzajú s možnosťou skúmať biologické systémy cez výskum vzťahov medzi funkčnosťou a štruktúrou hudby a iných foriem umenia.

David Spivak a jeho kolegovia vytvorili analógiu pomocou ontologických záznamov, tzv. ologov, ktoré pred rokov zaviedol. Spivak sa špecializuje na odvetvie matematiky nazývané teória kategórií. Ology predstavujú abstraktné priemery pre kategorizáciu všeobecných vlastností systémov a ukázanie vlastných vzťahov medzi funkčnosťou a štruktúrou.

„Máme dôkaz, že podobné vzory vlastností materiálov na nonoskopickej úrovni riadia správanie sa materiálu v prirodzenom prostredí, doteraz sme ale nemohli matematicky ukázať analógie medzi rozličnými materiálmi,“ povedal jeden zo spoluautorov výskumu Markus Bühler. „Práve to nám umožnili ology, ktoré matematicky presným spôsobom zhromažďujú dáta o funkcii materiálov.“

Na prvý pohľad môže vyzerať olog jednoducho, ako organizačný diagram znázorňujúci vzťahy pomocou šípok. Ology ale vyžadujú vedeckú presnosť na rozloženie systému na najzákladnejšie stavebné prvky, definovanie ich funkčných vlastností a ukázanie vplyvu funkcionality na vzájomné prepojenie stavebných prvkov. S takouto štruktúrou je možné formálne porovnať dva alebo viac systémov

Pavúčie vlákno je tak pevné, že ani drobné poškodenia nespôsobia jeho pretrhnutie, vďaka veľmi precíznemu zloženiu jeho súčastí. Na niečo podobné prišli aj hudobní teoretici, pravdepodobne bez akýchkoľvek znalostí o odolnosti materiálov. Ak z harmonickej melódie odoberiete niektorý z akordov má to na celkovú harmóniu skladby často nepostrehnuteľný vplyv.

„Zjavný rozdiel medzi pavúčím vláknom a hudbou nie je väčší ako rozdiel medzi dvomi odlišnými oblasťami geometrie, napríklad trojuholníkmi a guľami a algebrou,“ povedal Spivak. „Prvým úspechom teórie kategórií bolo vyjadrenie analógie medzi týmito oblasťami a jej použitie na dokázanie geometrických teórií pomocou existujúcich algebrických dôkazov. Ology sú teraz ďalším kandidátom na úspech.“

originál článku