Půvabný kmen stromu se dělí na větve, nejprve na pár a mocných, a ty na stále tenčí. Je to tak krásné a přirozené, že sotva kdokoli z nás věnoval pozornost jednoduchému vzoru. Skutečnost je taková, že celková tloušťka větví v určité výšce je vždy stejná jako tloušťka kmene.
Například stále nevěřím v toto tvrzení (jak bych to mohl ověřit v praxi!), Ale tuto skutečnost si všiml před 500 lety Leonardo Da Vinci, který, jak víte, byl velmi pozorný. Tento vztah se jmenoval Leonardo's Rule a po dlouhou dobu nikdo nemohl pochopit, proč se to děje.
V roce 2011 navrhl fyzik Christoph Elloy z Kalifornské univerzity zvědavé vysvětlení.
„Leonardo pravidlo“platí pro téměř všechny známé druhy stromů. Tvůrci počítačových her, kteří vytvářejí realistické trojrozměrné modely stromů, si to také uvědomují. Přesněji toto pravidlo stanoví, že v místě, kde kmen kmene nebo větve větví, bude součet sekcí rozvětvených větví roven úseku původní větve. Když se pak tato větev také rozvětví, součet sekcí jejích čtyř větví bude stále stejný jako část původního kmene. Atd.
Toto pravidlo je psáno ještě elegantněji matematicky. Pokud je kmen s průměrem D rozdělen do libovolného počtu větví n s průměry d1, d2 atd., Bude součet jejich průměrů na druhou roven čtverci průměru kmene. Podle vzorce: D2 = ∑di2, kde i = 1, 2,… n. V reálném životě není stupeň vždy přesně roven dvěma a může se lišit v rozmezí 1,8–2,3, v závislosti na geometrii konkrétního stromu, ale obecně je závislost přísně dodržována.
Před Elloyovou prací byla hlavní verze považována za existenci spojení mezi Leonardovým pravidlem a výživou stromů. Aby vysvětlili tento jev, botanici navrhli, že tento poměr je optimální pro systém trubek, kterými voda stoupá od kořenů stromu k listovím. Myšlenka vypadá docela rozumně, i když pouze proto, že plocha průřezu, která určuje průchod potrubí, přímo závisí na čtverci poloměru. Francouzský fyzik Christophe Eloy s tím však nesouhlasí - podle jeho názoru není takový vzorec spojen s vodou, ale se vzduchem.
Propagační video:
Aby dokázal svou verzi, vytvořil vědec matematický model, který spojuje listovou oblast stromu s větrnou silou působící na zlom. Strom v něm byl popisován jako pevný pouze v jednom bodě (místo podmíněného odchodu kmene pod zemí) a představující větvící se fraktální strukturu (tj. Takovou, ve které je každý menší prvek více či méně přesnou kopií starší).
Přidáním tlaku větru k tomuto modelu Elloy zavedla určitý konstantní ukazatel své mezní hodnoty, po které se větve začnou lámat. Na základě toho provedl výpočty, které by ukazovaly optimální tloušťku větvících větví, takže by byla nejlepší odolnost vůči větru. A co - dospěl k přesně stejnému vztahu, s ideální hodnotou stejné hodnoty mezi 1,8 a 2,3.
Jednoduchost a eleganci myšlenky a jejího důkazu již odborníci ocenili. Například technik Massachusetts Pedro Reis komentuje: „Studie umísťuje stromy do výšky umělých struktur speciálně navržených tak, aby odolávaly větru - nejlepším příkladem je Eiffelova věž.“Zbývá čekat na to, co o tom řeknou botanici.
"Ella ve své práci použil jednoduchý mechanický přístup." Považoval strom za fraktál (postavu s určitým stupněm podobnosti), přičemž každá větev byla modelována jako paprsek s volným koncem. Za těchto předpokladů (a také za podmínky, že pravděpodobnost zlomení větve pod vlivem větru je v čase konstantní) se ukázalo, že Leonardoův zákon minimalizuje pravděpodobnost, že větve stromů se zlomí pod tlakem větru. “Elloyovi kolegové celkově souhlasili s jeho výpočty a dokonce uvedli, že vysvětlení bylo docela jednoduché a zřejmé, ale z nějakého důvodu o tom nikdo předtím nepřemýšlel.
Ve vědě to není neobvyklé.