Batang pohon yang anggun terbagi menjadi cabang-cabang, pada awalnya sedikit dan kuat, dan yang semakin tipis. Ini sangat indah dan sangat alami sehingga hampir tidak ada dari kita yang memperhatikan pola sederhana. Faktanya adalah bahwa tebal total cabang pada ketinggian tertentu selalu sama dengan ketebalan batang.
Misalnya, saya masih tidak percaya pada pernyataan ini (bagaimana saya bisa memeriksanya dalam praktik!), Tetapi fakta ini diperhatikan 500 tahun yang lalu oleh Leonardo Da Vinci, yang, seperti Anda ketahui, sangat jeli. Hubungan ini disebut "Aturan Leonardo" dan untuk waktu yang lama tidak ada yang bisa mengerti mengapa ini terjadi.
Pada tahun 2011, fisikawan Christoph Elloy dari University of California, mengajukan penjelasannya yang aneh.
"Aturan Leonardo" berlaku untuk hampir semua spesies pohon yang dikenal. Pencipta permainan komputer yang membuat model pohon tiga dimensi yang realistis juga menyadarinya. Lebih tepatnya, aturan ini menetapkan bahwa di tempat cabang atau cabang cabang, jumlah bagian dari cabang yang bercabang akan sama dengan bagian dari cabang asli. Jika cabang ini juga bercabang dua, jumlah bagian dari keempat cabangnya akan tetap sama dengan bagian batang aslinya. Dll
Aturan ini ditulis dengan lebih elegan secara matematis. Jika batang berdiameter D dibagi menjadi sejumlah cabang n dengan diameter d1, d2, dan seterusnya, jumlah kuadrat diameternya akan sama dengan kuadrat diameter batang. Menurut rumus: D2 = ∑di2, di mana i = 1, 2,… n. Dalam kehidupan nyata, derajatnya tidak selalu sama dengan dua dan dapat bervariasi dalam 1.8-2.3, tergantung pada geometri pohon tertentu, tetapi secara umum, ketergantungan tersebut diamati dengan ketat.
Sebelum karya Elloy, versi utama dianggap adanya hubungan antara aturan Leonardo dan nutrisi pohon. Untuk menjelaskan fenomena ini, ahli botani menyarankan bahwa rasio ini optimal untuk sistem pipa tempat air naik dari akar pohon ke dedaunan. Ide ini terlihat cukup masuk akal, jika hanya karena luas penampang, yang menentukan keluaran pipa, secara langsung bergantung pada kuadrat jari-jari. Namun, fisikawan Prancis Christophe Eloy tidak setuju dengan ini - menurutnya, pola seperti itu tidak terkait dengan air, tetapi dengan udara.
Video promosi:
Untuk mendukung versinya, ilmuwan menciptakan model matematika yang menghubungkan area dedaunan pohon dengan gaya angin yang bekerja saat istirahat. Pohon di dalamnya dideskripsikan sebagai tetap hanya pada satu titik (tempat keberangkatan bersyarat dari batang di bawah tanah), dan mewakili struktur fraktal bercabang (yaitu, satu di mana setiap elemen yang lebih kecil adalah salinan yang kurang lebih tepat dari yang lebih tua).
Dengan menambahkan tekanan angin pada model ini, Elloy memperkenalkan indikator konstan tertentu dari nilai pembatasnya, setelah itu cabang-cabang mulai patah. Berdasarkan hal ini, dia membuat perhitungan yang akan menunjukkan ketebalan cabang percabangan yang optimal, sehingga ketahanan terhadap gaya angin menjadi yang terbaik. Dan apa - dia sampai pada hubungan yang persis sama, dengan nilai ideal dari nilai yang sama terletak antara 1,8 dan 2,3.
Kesederhanaan dan keanggunan ide dan buktinya telah dihargai oleh para ahli. Misalnya, insinyur Massachusetts Pedro Reis berkomentar: "Studi ini menempatkan pohon pada ketinggian struktur buatan yang dirancang khusus untuk menahan angin - contoh terbaiknya adalah Menara Eiffel." Tetap menunggu apa yang akan dikatakan ahli botani tentang ini.
“Ella menggunakan pendekatan mekanis sederhana dalam pekerjaannya. Dia memandang pohon itu sebagai fraktal (sosok dengan tingkat kemiripan diri), dengan setiap cabang dimodelkan sebagai balok dengan ujung bebas. Berdasarkan asumsi ini (dan juga dengan syarat bahwa kemungkinan cabang pohon yang patah karena pengaruh angin adalah konstan dalam waktu), ternyata hukum Leonardo meminimalkan kemungkinan bahwa cabang pohon akan patah di bawah tekanan angin. Kolega Elloy, secara keseluruhan, setuju dengan perhitungannya dan bahkan menyatakan bahwa penjelasannya cukup sederhana dan jelas, tetapi untuk beberapa alasan tidak ada yang memikirkannya sebelumnya.
Nah, hal ini tidak jarang dalam sains.
