Почему в нашем мире полно спиралей

Давайте проверим, сколько спиралевидных предметов вы сможете найти вокруг себя прямо сейчас. Наверняка их больше, чем вы думаете. Спираль может быть спрятана в лепестках цветов комнатных растений. Возможно, на вас смотрит ракушка, которую вы принесли домой после последнего похода на пляж. Если у вас нет ни того, ни другого, подойдите к зеркалу и повернитесь немного в сторону. Если вы еще не заметили, наши уши имеют форму спирали!

Почему матушка-природа отдает предпочтение такой форме? Многие теории пытаются объяснить эту странность. Одна из них основана на последовательности Фибоначчи. Этот итальянский математик изначально не очень-то интересовался спиралями. Он изучал кроликов, когда пришел к этой теории.

Фибоначчи придумал последовательность как решение задачи, связанной с ростом популяции кроликов. Давайте воссоздадим его эксперимент! Если поместить пару кроликов в замкнутое пространство, сколько пар кроликов вы найдете там через год?

Чтобы решить эту задачу, Фибоначчи предложил несколько условий для своего теоретического эксперимента. Все кролики рождаются парой (один самец, одна самка). Кроме того, кролики могут начать размножаться через один месяц. Более того, каждая пара кроликов производит одну пару потомков каждый месяц. И наконец, ни один из кроликов не умирает к концу года.

Используя эти предположения, Фибоначчи заметил следующую последовательность: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144 и так далее. Первые два числа в последовательности, один и один, представляют начальную пару кроликов. Следующее число, два, представляет собой количество пар кроликов после первого месяца (одна пара начальных кроликов + одна пара потомства).

Четвертое число, три, представляет собой количество пар после второго месяца (две пары начальных кроликов плюс одна пара потомства). И так далее. Вскоре он заметил, что его ряд состоит из чисел, в котором каждое число является суммой двух предыдущих.

В течение многих лет другие математики рассматривали эту последовательность. Они с удивлением обнаружили, что эта система встречается во многих природных структурах, таких как расположение листьев на стебле и семян в головке подсолнуха.

Если вы не понимаете эту идею, возьмите лист бумаги и ручку. Давайте вместе попробуем нарисовать спираль Фибоначчи. Вы должны будете начать с маленького круга в центре листа, а затем нарисовать вокруг него большие круги — не отрывая ручку от бумаги и используя числа из последовательности Фибоначчи.

Например, первый круг имеет ширину ноль единиц, второй — одну единицу, третий — одну единицу и так далее. По мере добавления новых кругов они будут идеально подходить друг к другу, образуя форму спирали. Спираль становится всё больше, но всегда следует одной и той же схеме, основанной на последовательности Фибоначчи.

Другим известным «спиралистом» был человек по имени Джеймс Белл Петтигрю. Это шотландский натуралист, увлеченный загадкой спиральной формы, которую он замечал почти везде в природе. Он изучал ее во всевозможных масштабах, от гигантских туманностей в космосе до крошечных молекул.

Несмотря на все исследования, он не мог понять, откуда взялась спираль. Он был уверен, что она не может быть просто физическим явлением, и считал, что органы у растений и животных не только имеют форму спирали, но и работают по спирали.

Наконец в центре его внимания оказалось человеческое сердце, в котором он тоже увидел спираль. Петтигрю считал, что спиральная структура сердца — это тайна всех тайн. Он также думал, что эта форма объясняет и то, как сокращаются мышцы, и то, как движется наша кровь.

Причина, по которой спираль так распространена, может быть очень простой: эффективность! Посмотрите, например, на подсолнечник. Он «придумал» способ расположить свои семена так, чтобы они могли одинаково освещаться солнцем, не оставляя пустых мест и не ограничивая друг друга в росте.

Винтовые лестницы — еще один прекрасный пример. Они удобны, по ним легко подниматься, и они занимают меньше места, чем обычные лестницы.

Возможно, мы более склонны замечать эту форму, чем другие. Это потому, что спиральная форма — или ее пропорции — эстетична для человеческого глаза. Поэтому дизайнеры интерьера, художники и иллюстраторы часто используют эти принципы в своей работе.

Спираль — это самый древний символ, найденный на всех заселенных людьми континентах. Некоторые историки считают, что спираль в азиатском искусстве может представлять солнце, поскольку она была обнаружена на черепице крыш времен династии Тан возле древнего города Чанъань.

Ее также часто находят в местах захоронений, и ученые считают, что она символизирует цикл жизни, то, как мы уходим из нее и каким-то образом возрождаемся. Возможно, это связано с тем, что в некоторых древних цивилизациях люди верили, что солнце рождается каждый день, гаснет каждую ночь и возрождается на следующий день.

Вы также могли встречать спираль как символ гипноза и головокружения. Нет никаких реальных доказательств того, что можно загипнотизировать человека, заставив его смотреть на спираль в течение определенного времени. Но ее влияние на способность фокусироваться и на наши зрительные нервы весьма значительно.

После того как вы посмотрите на вращающуюся спираль в течение некоторого времени, вы заметите, как объекты становятся либо меньше, либо больше в зависимости от направления спирали. Легко понять, почему некоторые испытывают это ощущение как «гипнотическое».

Одна из самых характерных особенностей ДНК — ее спиральная форма! Ее также называют двойной спиралью. Двойная спираль образуется, когда две нити ДНК закручиваются друг вокруг друга, подобно лестнице, скрученной в спираль. Эта спиралевидная форма важна по многим причинам.

Во-первых, спиральная форма позволяет ДНК быть компактной и эффективной. Двойная спираль может упаковать большое количество генетической информации в небольшое пространство, что позволяет клеткам хранить огромное количество генетического материала на небольшой площади.

Во-вторых, спиральная форма позволяет ДНК быть гибкой и реагировать на изменения в окружающей среде. Поскольку двойная спираль состоит из двух нитей, которые могут двигаться относительно друг друга, наша ДНК способна менять свою форму. Наконец, спиральная форма ДНК позволяет ей взаимодействовать с другими молекулами в клетке.

А теперь взглянем на масштабную картину. Я имею в виду самую масштабную из всех — галактики, существующие в нашей Вселенной. Они также имеют форму спирали благодаря своему вращению и наличию темной материи. Когда галактика вращается, звезды и газовые облака внутри нее совершают круговое движение вокруг ее центра. Это движение создает форму спирали, поскольку звезды и газовые облака притягиваются к центру системы.

Кроме того, присутствие темной материи, не взаимодействующей со светом, создает гравитационные силы, которые помогают придать галактике форму спирали.

Нет нужды заглядывать так далеко, чтобы понять, почему спирали важны и полезны. Штопор имеет форму спирали, и с его помощью легко открыть бутылку вина. Шуруп, который вы вкрутили в стену, чтобы повесить картину, тоже имеет форму спирали. Она обеспечивает дополнительное сцепление и стабильность.

У вас на столе лежит блокнот? Возможно, его страницы скреплены спиральной проволокой. С ней удобно листать блокнот, не повреждая страницы. Даже ваши волосы могут иметь спиральную форму. Чем сильнее вьются волосы, тем они суше. Это означает, что сало с кожи головы медленнее попадает на пряди и прическа дольше сохраняет чистоту и свежесть.

И пока мы не вошли в штопор, предлагаю заканчивать.