Фізики вивели формулу для форми яблука і підтвердили її експериментально
Фізики вивели формулу для форми яблука і підтвердили її експериментально. У цьому дослідникам допомогла теорія сингулярностей, регулярний збір і вимірювання врожаю, а також експерименти з набухаючим гелем.
Форма яблука-одна з найбільш впізнаваних в світі, при цьому досить проста: це майже кулька, не рахуючи характерною виїмки зверху, де кріпиться його ніжка. Але як вона утворюється? Цим питанням зацікавилася група фізиків і математиків з Гарвардської школи інженерії та прикладних наук Джона А. Полсона.
Результати своїх спостережень вчені опублікували в журналі Nature Physics.
Дослідницька група почала зі збору яблук на різних стадіях росту в червні 2018 року у фруктовому саду Кембриджського університету. Кожне яблуко розрізали уздовж, фіксуючи форму викривлення навколо ніжки. Так вчені отримали дані про те, як форма плоду яблуні змінюється з часом: виявилося, виїмка формується поступово і майже непомітна у яблук діаметром менше 1,5 сантиметра.
Щоб математично описати ці спостереження, автори роботи звернулися до теорії особливостей (або сингулярностей), яка підходить для найрізноманітніших явищ — від поведінки чорних дір до виникнення світлових візерунків на дні басейну. З її допомогою вчені вивели формулу універсальної кривої для форми виїмки, яка відмінно узгоджується з отриманими даними реальних яблук.
Потім вчені досліджували механічну основу утворення виїмки. Спостереження показали, що яблуко росте скрізь, крім області навколо ніжки і внутрішньої серцевини. Чисельне моделювання та експерименти з набухаючим гелем підтвердили, що різниця в швидкості росту у різних частин цього плоду формує виїмку.
Крім того, вчені з'ясували, що механічна нестабільність може призводити до виникнення декількох перегинів навколо ніжки.
Надалі вчені планують з'ясувати молекулярні і клітинні механізми, які породжують цю біологічну сингулярність.
Також читайте:
- Глобальне потепління призведе до нищівних посух та втрат врожаю,- генсек ООН
- Селекціонери вивели стійкі до колорадського жука сорти картоплі
- В Євросоюзі зроблять перший крок до вирішення виробництва ГМО-рослин
- Вчені вперше спостерігали за тим, як рослини п'ють воду з ґрунту