Наука о закономерностях природы | Наука
Есть некоторые несовершенства, но по большей части эти пузыри пересекаются в трехсторонних стыках под углами, близкими к 120 градусам. Это «предпочтение» диктуется взаимодействием между площадью поверхности материала и натяжением. Шебеко/Shutterstock.com В меньшем масштабе чешуйки, из которых состоят эти узоры крыльев бабочки, выгравированы параллельными гребнями, которые перемешивают попадающие на них световые волны, так что отражаются только определенные цвета. Никола Раме/Shutterstock.com Крылья бабочки часто имеют цветные пятна и полосы, которые могут имитировать глаза или предупреждать о токсинах и, следовательно, отпугивать хищников. AppStock/Shutterstock.com Свернутый хвост хамелеона, очевидно, принимает форму от скручивания трубки, но его рисунок отличается от того, что образуется при скручивании ровной трубки, такой как у садового шланга. Мягкое сужение хвоста образует логарифмическую спираль, которая становится меньше, но маленькие части выглядят как большие части. Михал Филип Гмерек/Shutterstock.com Шестиугольники появляются в глазах насекомого, опять же под влиянием сил, управляющих пузырчатым плотом. Помидор/Shutterstock.com Раковина этого моллюска имеет не только логарифмическую спираль, но и волнообразные цветовые узоры, возникающие, когда моллюск выделяет всплеск пигмента, за которым следует меньшее количество пигмента.Завиток хвоста хамелеона, спираль чешуи сосновой шишки и рябь, создаваемая ветром, движимым песчинками, — все это может привлекать внимание и интриговать разум. Когда Чарльз Дарвин впервые предложил теорию эволюции путем естественного отбора в 1859 году, это побудило энтузиастов науки найти причины естественных паттернов, наблюдаемых у наземных животных, птиц в воздухе и морских существ. Оперение павлина, пятна акулы должны служить какой-то адаптивной цели, горячо предположили они.
Тем не менее, один человек увидел во всем этом «безудержный энтузиазм», пишет английский ученый и писатель Филип Болл в своей новой книге « Образцы в природе: почему мир природы выглядит так, как он есть» . В 1917 году шотландский зоолог Д’Арси Вентворт Томпсон был вынужден опубликовать собственный трактат, в котором объяснял, что даже творчество природы ограничено законами, порождаемыми физическими и химическими силами. Идеи Томпсона не противоречили теории Дарвина, но они указывали на то, что действуют и другие факторы. В то время как естественный отбор мог бы объяснить почему полос тигра — стратегия слияния с тенями на пастбищах и в лесу — то, как химические вещества диффундируют через развивающиеся ткани, может объяснить то, как пигмент превращается в темные и светлые полосы, а также почему похожие узоры могут всплывают на актинии.
В Patterns in Nature Болл привнес свой собственный опыт физика и химика, а также более чем 20-летний опыт работы редактором научного журнала Nature 9.0003 . Его первая книга, опубликованная в 1999 году ( Самодельный гобелен ), и трилогия, опубликованная в 2009 году ( Узоры природы: формы, потоки, ветви ), исследуют тему природных узоров, но ни в одной из них нет столь богатого визуального материала. как его последний.
Образцы в природе: почему мир природы выглядит так, как он есть
Яркие фотографии в книге жизненно важны, объясняет Болл, потому что некоторые узоры можно полностью оценить только через повторение. «Когда вы видите несколько из них рядом в великолепных деталях, вы начинаете понимать, как природа берет тему и работает с ней», — говорит он.
Объяснения, которые предлагает Болл, просты и изящны, например, когда он объясняет, как промокший участок земли может высохнуть и превратиться в потрескавшийся ландшафт. «Сухой слой на поверхности пытается сжаться по сравнению с еще влажным слоем внизу, и земля становится пронизанной напряжением повсюду», — пишет он.
Тем не менее, он также предлагает достаточно подробностей, чтобы заинтриговать как ученых, так и художников. Потрясающие фотографии были подготовлены дизайнерами Marshall Editions, издателя Quarto Group в Лондоне, который предоставил лицензию на книгу издательству Чикагского университета.
Болл рассказал Smithsonian.com о своей книге и источниках вдохновения.
Что такое шаблон?
Я специально оставил его в книге немного двусмысленным, потому что кажется, что мы знаем его, когда видим.
Традиционно мы думаем об узорах как о чем-то, что повторяется снова и снова в пространстве одинаковым образом, вроде узора на обоях. Но многие модели, которые мы видим в природе, не совсем такие. Мы чувствуем, что в них есть что-то закономерное или, по крайней мере, не случайное, но это не значит, что все элементы идентичны. Я думаю, что очень знакомым примером этого могут быть полосы зебры. Каждый может признать это узором, но ни одна полоса не похожа на другую полосу.Я думаю, мы можем привести аргументы в пользу того, что все, что не является чисто случайным, имеет в себе своего рода закономерность. В этой системе должно быть что-то, что оторвало ее от этой чистой случайности или, с другой стороны, от чистой однородности.
Почему вы решили написать книгу о природных узорах?
Сначала это было результатом работы редактором в Nature . Там я начал видеть, как в журнале и в более широком смысле в научной литературе появляется много работ по этой теме.
Но я думаю, что дело было и в визуальных эффектах. Узоры такие яркие, красивые и замечательные.
Затем, в основе этого аспекта лежит вопрос: как природа без какого-либо чертежа или дизайна создает такие узоры? Когда мы делаем узоры, это потому, что мы так планировали, расставляя элементы по местам. В природе нет планировщика, но каким-то образом естественные силы вступают в сговор, чтобы создать что-то очень красивое.
У вас есть любимый пример узора, встречающегося в природе?
Возможно, одним из самых знакомых, но действительно одним из самых примечательных является узор снежинки. У них у всех одна и та же тема — эта шестикратная, шестиугольная симметрия, и все же кажется, что внутри этих снежинок бесконечное разнообразие. Это такой простой процесс, который входит в их формирование. Это водяной пар, вымерзающий из влажного воздуха. В этом нет ничего, кроме этого, но каким-то образом он создает этот невероятно сложный, подробный, красивый узор.Еще одна система, которую мы снова и снова обнаруживаем в разных местах, как в живом, так и в неживом мире, — это паттерн, который мы называем структурами Тьюринга. Они названы в честь Алана Тьюринга, математика, заложившего основу теории вычислений. Его очень интересовало, как образуются узоры. В частности, его интересовало, как это происходит в оплодотворенной яйцеклетке, которая, по сути, представляет собой сферическую клетку, которая каким-то образом превращается в нечто столь сложное, как человек, по мере своего роста и деления.
Тьюринг выдвинул теорию, которая, по сути, объясняла, как целая куча химических веществ, которые просто плавают в космосе, могут взаимодействовать, создавая различия от одного кусочка пространства к другому. Таким образом, появятся семена шаблона. Он выразил этот процесс в очень абстрактных математических терминах.
Теперь кажется, что что-то подобное может отвечать за узоры, которые формируются на шкурах животных, а также за некоторые узоры, которые мы наблюдаем у насекомых. Но он также появляется в некоторых совершенно других системах, в песчаных дюнах и песчаных рябях, образующихся после того, как ветер унес песок.
В своей книге вы упоминаете тот факт, что наука и математика еще не полностью объяснили некоторые из этих закономерностей. Можете ли вы привести пример?
Мы по-настоящему поняли, как снежинки получают эти разветвленные образования, только с 1980-х годов, хотя люди изучали и думали над этим вопросом несколько сотен лет. Но даже сейчас остается загадкой, почему каждая рука снежинки может быть почти одинаковой. Как будто одна рука может общаться с другими, чтобы убедиться, что они растут особым образом. Это все еще удивительно.
Новые формы паттернов открываются почти так же быстро, как мы находим объяснения. В полузасушливых регионах мира есть странные узоры растительности, где есть участки растительности, разделенные участками голой земли. Кажется, что за ними тоже стоит механизм, подобный Тьюрингу, но это понимание тоже появилось совсем недавно.
Что, по-вашему, читатели найдут в книге?
Когда я начал изучать эту тему, я начал повсюду видеть закономерности. Я помню, когда я был на полпути к написанию своей первой книги в 1999 и я был на пляже в Уэльсе, я вдруг понял, что везде есть узоры. В облаках и небе были разные узоры, в море были волновые узоры и так далее. В воде, стекающей по песку, был другой вид узора. Даже сами скалы не были случайными.
Итак, вы начинаете видеть закономерности вокруг себя. Я надеюсь, что люди обнаружат, что это происходит с ними, что они оценят, насколько структура, окружающая нас, структурирована. В этом только великолепие и радость.
Рекомендуемые видео
Секрет акриловых заливочных ячеек в флюидных картинах
Этот пост может содержать партнерские ссылки. Мы можем получать небольшую комиссию от покупок, сделанных через них, без каких-либо дополнительных затрат для вас.
Ячейки для заливки акрилом создают удивительные узоры и эффекты в ваших картинах, выполненных методом заливки акрилом. Но как заставить клетки надежно формироваться на ваших картинах? Наш базовый рецепт и много другой полезной информации на эту тему мы собрали в этой статье.
СОДЕРЖАНИЕ
- 1 Как достичь большого количества акриловых заливающих клеток
- 2 Силиконовое масло
- 2,1 Низкая вязкость:
- 2.2 Высокая вязкость:
- 1 3 Hair Hair Nopcone
- 011019
- 1 3 Hair Hair Hair. Наиболее важный фактор: правильная заливочная среда
- 5 Консистенция как ключ к успеху акриловых заливочных ячеек
- 6 Добавки для безопасного формирования акриловых заливочных ячеек
- 7 Часто задаваемые вопросы о заливочной среде
Как добиться большого количества ячеек акриловой заливки
Добавление силикона создает желаемые ячейки заливки акрилом на ваших картинах, созданных с использованием техники заливки акрилом. Но с каким кремнийсодержащим продуктом вы получаете больше всего клеток или самые большие клетки?
Силиконовое масло
Силиконовое масло отличается от силиконового масла, существуют значительные различия в вязкости:
Низкая вязкость:
- Производит большие клетки, некоторые с дополнительными клетками в них
- Более быстрый поток чернил
- Более сильные цветовые градиенты
Акрил -заливное масло — 100% силосовый масло. большие ячейки и с включенной пипеткой вы можете работать очень точно. Просмотреть на Amazon Мы добились очень хороших результатов со следующим силиконовым маслом: Силиконовое масло для беговой дорожки Силиконовое масло для беговой дорожки чаще всего используется для заливки. Это дает вам много хороших, маленьких и средних ячеек в ваших рисунках заливки. Посмотреть на Amazon Многие художники сообщают, что очень хороших результатов можно добиться с помощью масла для волос. Следует отметить, что в масле для волос первым в списке ингредиентов значится «Диметикон». Диметикон — силиконовая добавка, часто используемая в косметических продуктах. Мы добились отличных результатов со следующим маслом для волос, которое также используется многими американскими мастерами: Масло для волос Organix Dimethicone Если вам нужна дополнительная помощь для ваших акриловых заливок, мы рекомендуем вам подписаться на нашу бесплатный электронный курс из 3-х частей по заливке акрила Крайне важно, чтобы вы использовали подходящую заливочную среду. Вы смешиваете его с акриловой краской и небольшим количеством воды, в зависимости от того, что вы используете. Мы создали обзор всех Заливка доступна на рынке Если вы новичок в акриловой заливке и хотели бы попробовать свои силы, мы рекомендуем вам приобрести набор для заливки, состоящий из акриловой краски и подходящей заливки. Здесь вам не понадобится дополнительный силикон, потому что все уже есть в этом наборе. Просто смешайте акриловую краску и среду для заливки, и вы сможете начать с акриловой заливки: Набор для заливки Floetrol С этим набором у вас будет много необходимых материалов для ваших первых рисунков методом заливки. Посмотреть на Амазоне Ключом к успеху многих красивых акриловых заливочных ячеек является консистенция ваших акриловых красок, смешанных с заливочной средой. Только если эта консистенция подходит, вы предотвратите слишком плотное смешивание разных цветов, растекание клеток (слишком жидкое) и образование клеток вообще (слишком густое). Консистенция должна напоминать вам более жидкий мед, тогда у вас будет хорошая консистенция для заливки. В качестве основы вы можете использовать следующие рецепты: PVA Glue Высокая вязкость:
Самый важный фактор: правильная заливочная среда
Консистенция как ключ к успеху акриловых заливочных ячеек
- 1 часть акриловой краски
- 1,5 части литьевой среды
- 0,5 части дистиллированной воды1 Teil Acrylfarbe
0036
- 1 часть акриловой краски
- 1,5 части заливочной среды
- 0,5 части дистиллированной воды
Мы рекомендуем сначала очень хорошо смешать краску с заливочной средой, а затем постепенно добавлять воду до получения однородной консистенции. как описано выше.
Добавки для безопасного формирования акриловых заливочных ячеек
После смешивания красок и получения желаемой консистенции можно добавить одну-две капли силикона или масла для волос в каждую краску (кроме белой) и перемешать. опять кратко. Затем залейте вашу картину желаемой техникой. Последующее нанесение силикона на отполированную картинку уже не приносит больших изменений.
После нанесения краски ненадолго обработайте краску феном с горячим воздухом или фонариком, а затем поворачивайте холст, пока не получите желаемый результат.
Мы обобщили отдельные техники жидкой живописи в нашей статье « Техники заливки акриловой краской – Как рисовать жидкой краской ».
Часто задаваемые вопросы о заливочной среде
Что такое заливочная среда? №
Жидкий разливочный медиум можно смешивать с любой акриловой краской для получения однородной однородной по цвету пленки без увеличения прозрачности цвета. Он также медленнее и без трещин сохнет.
Можно ли сделать заливочную среду самостоятельно?
Да, вы можете сделать заливочную среду самостоятельно. В качестве основы для этого подойдет виниловый клей, который при необходимости смешивается с небольшим количеством воды и несколькими каплями силикагеля.