كشفت الأبحاث الرياضية الحديثة عن فئة جديدة رائعة من الأشكال المعروفة باسم “الخلايا اللينة”. وقد تم تحديد هذه الأشكال، التي تتميز بزواياها المستديرة وأطرافها المدببة، على أنها منتشرة في جميع أنحاء الطبيعة، من الغرف المعقدة في أصداف النوتيلوس إلى الطريقة التي تنظم بها البذور نفسها داخل النباتات. ويتعمق هذا العمل الرائد في مبادئ التبليط، والذي يستكشف كيف يمكن للأشكال المختلفة أن تتجمع على سطح مستو.
بلاط مبتكر بزوايا دائرية
لقد قام علماء الرياضيات، ومنهم جابور دوموكوس من جامعة بودابست للتكنولوجيا والاقتصاد، بفحص كيف يمكن لتقريب زوايا البلاط متعدد الأضلاع أن يؤدي إلى أشكال مبتكرة يمكنها ملء الفراغات دون فجوات. تقليديا، كان من المفهوم أن الأشكال متعددة الأضلاع المحددة فقط، مثل المربعات والمسدسات، يمكن أن تتشكل بشكل مثالي. ومع ذلك، فإن إدخال “أشكال القمة”، التي لها حواف مماسية تلتقي عند نقاط، يفتح إمكانيات جديدة لإنشاء بلاط يملأ الفراغات، ويسلط الضوء على اتجاه جديد تقرير بواسطة الطبيعة.
تحويل الأشكال إلى خلايا ناعمة
قام فريق البحث بتطوير خوارزمية تحول الأشكال الهندسية التقليدية إلى خلايا ناعمة، وتستكشف الأشكال ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد. في البعدين، يجب تشويه زاويتين على الأقل لإنشاء خلية ناعمة مناسبة. على النقيض من ذلك، يمكن للأشكال ثلاثية الأبعاد أن تفاجئ الباحثين بغياب الزوايا تمامًا، وتبني بدلاً من ذلك خطوطًا ناعمة ومتدفقة.
الخلايا اللينة في الطبيعة
وقد لاحظ دوموكوس وزملاؤه هذه الخلايا اللينة في تشكيلات طبيعية مختلفة، بما في ذلك المقاطع العرضية للبصل والهياكل الطبقية الموجودة في الأنسجة البيولوجية. ويفترضون أن الطبيعة تميل إلى تفضيل هذه الأشكال المستديرة لتقليل نقاط الضعف البنيوية التي قد تسببها الزوايا الحادة.
التأثيرات على الهندسة المعمارية
لا تسلط هذه الدراسة الضوء على الأشكال فحسب وجد ولكن هذا لا يعني أن هذه الخلايا اللينة موجودة في الطبيعة فحسب، بل إنها تشير أيضًا إلى أن المهندسين المعماريين، مثل زها حديد الشهيرة، استخدموا بشكل حدسي هذه التصاميم الخلوية اللينة في هياكلهم. وقد تؤدي المبادئ الرياضية المكتشفة إلى تصميمات معمارية مبتكرة تعطي الأولوية للجاذبية الجمالية والسلامة البنيوية.
خاتمة
من خلال سد الفجوة بين الرياضيات والعالم الطبيعي، يفتح هذا البحث آفاقًا لمزيد من الاستكشاف حول كيفية تأثير هذه الخلايا اللينة على مجالات مختلفة، من علم الأحياء إلى الهندسة المعمارية.
