התלתל של זנבו של זיקית, הספירלה של קשקשת האצטרובל וההתפתלות הנוצרת על ידי גרגרי חול הנעים על ידי הרוח - כל אלה יכולים לתפוס את העין ולסקרן את הנפש. כשצ'רלס דארווין הציע לראשונה את תורת האבולוציה על ידי בחירה טבעית בשנת 1859, היא עודדה את חובבי המדע למצוא סיבות לדפוסים הטבעיים שנראו בבהמות הארץ, עופות האוויר ויצורי הים. שזירת הטווס, כתמי כריש חייבים כולם לשרת מטרה הסתגלותית כלשהי, כך שיערו בשקיקה.
עם זאת אדם אחד ראה את כל זה כ"התלהבות בורחת ", כותב המדען והסופר האנגלי פיליפ בול בספרו החדש, תבניות בטבע: מדוע העולם הטבעי נראה כמו שהוא עושה . הזואולוג הסקוטי ד'ארסי וונטוורת 'תומפסון דחף לפרסם חיבור משלו בשנת 1917 והסביר שאפילו היצירתיות של הטבע מוגבלת על ידי חוקים שנוצרו על ידי כוחות פיזיקליים וכימיים. רעיונותיו של תומפסון לא התנגשו עם התיאוריה של דרווין, אך הם הצביעו על כך שגורמים אחרים היו במשחק. בעוד שבחירה טבעית עשויה להסביר את הסיבה לפסים של נמר - אסטרטגיה להתמזג עם צללים בשדות עשב וביער - הדרך בה כימיקלים מתפשטים דרך רקמות מתפתחות יכולה להסביר כיצד הפיגמנט מסתיים בלהקות כהה ואור, כמו גם מדוע דומה תבניות יכולות להופיע על כלנית ים.
בדפוסים בטבע, בול מביא רקע משלו כפיזיקאי וכימאי לשאת כמו גם ניסיון של למעלה מעשרים שנה כעורך כתב העת המדעי Nature . ספרו הראשון, שיצא בשנת 1999 ( The Tapedry Tapestry ), וטרילוגיה, שיצא בשנת 2009 ( תבניות הטבע: צורות, זרימה, סניפים ), חוקר את הנושא של דפוסים טבעיים, אך לאף אחד מהם אין חזותיים עשירים כמו האחרון שלו.
תבניות בטבע: מדוע העולם הטבעי נראה כמו שהוא עושה
קנההתצלומים החיים בספר הם חיוניים, מסביר בול, מכיוון שניתן להעריך חלק מהתבניות במלואן באמצעות חזרה. "כשאתה רואה כמה מהם זה לצד זה בפירוט מפואר, אתה מתחיל להבין כיצד הטבע לוקח נושא ורץ איתו, " הוא אומר.
ההסברים שכדור מציע הם פשוטים וחינניים, כמו כשהוא מסביר כיצד חלקת אדמה ספוגה יכולה להתייבש בנוף סדוק. "השכבה היבשה לפני השטח מנסה להתכווץ יחסית לשכבה הלחה שעדיין נמצאת מתחת. האדמה הופכת לשרוך מתחים לאורך כל הדרך", הוא כותב.
עם זאת הוא גם מציע מספיק פירוט למדענים ואמנים מסקרנים כאחד. התצלומים המהממים אוצרו על ידי המעצבים במארשל מהדורות, מוציא לאור מקבוצת קוארטו בלונדון, שהעניק רישיון לספר לאוניברסיטת שיקגו.
Ball שוחח עם Smithsonian.com על ספרו ועל ההשראות שלו.
מה בדיוק תבנית?
השארתי את זה מעט מעורפל בספר, בכוונה, מכיוון שזה מרגיש שאנחנו מכירים אותו כשאנחנו רואים אותו. באופן מסורתי, אנו חושבים על דפוסים כאל משהו שפשוט חוזר שוב ושוב ברחבי החלל בצורה זהה, בדומה לתבנית טפטים. אבל דפוסים רבים שאנו רואים בטבע אינם ממש כאלה. אנו חשים שיש בהם משהו רגיל או לפחות לא אקראי, אבל זה לא אומר שכל האלמנטים זהים. אני חושב שדוגמא מאוד מוכרת לכך היא פסים הזברה. כל אחד יכול להכיר בכך כדפוס, אך אף פס אינו דומה לשום פס אחר.
אני חושב שנוכל לטעון כי כל דבר שאינו אקראי גרידא יש בו סוג של תבנית. חייב להיות משהו במערכת ההיא שהרחיק אותה מאותה אקראיות טהורה או בקיצוניות אחרת, מהאחידות הטהורה.
מדוע החלטת לכתוב ספר על תבניות טבעיות?
בהתחלה זה היה תוצאה של שהיה עורך בחברת הטבע . שם התחלתי לראות שהרבה עבודה עוברת בכתב העת - ובאמצעות ספרות מדעית בצורה רחבה יותר - בנושא זה. מה שהדהים אותי זה שזה נושא שאין לו גבולות משמעתיים טבעיים. אנשים שמתעניינים בשאלות מסוג זה עשויים להיות ביולוגים, עשויים להיות מתמטיקאים, הם עשויים להיות פיזיקאים או כימאים. זה קסם לי. תמיד אהבתי נושאים שלא מכבדים את הגבולות המסורתיים האלה.
אבל אני חושב שגם זה היה הוויזואליות. הדפוסים פשוט כל כך מרשימים, יפים ומדהימים.
ואז, ביסוד היבט זה השאלה: כיצד הטבע ללא כל סוג של תוכנית או עיצוב מתווה דפוסים כאלה? כשאנחנו יוצרים דפוסים, זה מכיוון שתכננו את זה ככה, מכניסים את האלמנטים למקומם. בטבע אין מתכנן, אבל איכשהו כוחות טבע קושרים קשר להביא משהו שנראה די יפה.
יש לך דוגמה אהובה לדפוס שנמצא בטבע?
אולי אחד המוכרים ביותר אך באמת אחד המדהימים ביותר הוא התבנית של פתית השלג. לכולם נושא זהה - סימטריה משושה-קשת ומשושה ובכל זאת, נראה שיש מגוון אינסופי בתוך פתיתי השלג האלה. זהו תהליך כה פשוט שנכנס להיווצרותם. זהו אדי מים הקפאים מאוויר לח. אין יותר מזה אבל איכשהו זה יוצר את התבנית המורכבת, המפורטת והיפה להפליא.
מערכת נוספת שאנו מוצאים שמתחוללת שוב ושוב במקומות שונים, הן בעולם החיים והן ללא החיים, היא דפוס שאנו מכנים מבני טיורינג. הם נקראים על שם אלן טיורינג, המתמטיקאי שהניח את התשתית לתורת החישוב. הוא התעניין מאוד באופן בו נוצרים תבניות. בפרט, הוא התעניין כיצד זה קורה בביצה מופרית, שהיא בעצם תא כדורית שאיכשהו הופכת למעוצבת למשהו מסובך כמו אנושי כשהוא גדל ומתחלק.
טיורינג העלה תיאוריה שבאופן בסיסי הייתה הסבר כיצד חבורה שלמה של כימיקלים שהם פשוט מרחפים בחלל יכולים ליצור אינטראקציה ביניהם כדי ליצור הבדלים בין שטח שטח אחד למשנהו. באופן זה, זרעי התבנית יופיעו. הוא הביע את התהליך הזה במונחים מתמטיים מופשטים מאוד.
כעת, נראה שמשהו כזה יכול להיות אחראי לדפוסים שנוצרים על קליפות בעלי חיים ולכמה תבניות שאנו רואים גם בחרקים. אך הוא מופיע גם בכמה מערכות שונות למדי, בדיונות חול ו אדוות חול הנוצרות לאחר שרוח פוצצה חול.
בספר שלך אתה מזכיר את העובדה שמדע ומתמטיקה עדיין לא הסבירו חלק מהדפוסים הללו. אתה יכול לתת דוגמא?
הבנו רק כיצד פתיתי שלג משיגים את התצורות המסועפות הללו מאז שנות השמונים, למרות שאנשים למדו וחשבו על השאלה הזו במשך כמה מאות שנים. ובכל זאת, אפילו עכשיו זו קצת תעלומה מדוע כל זרוע של פתית השלג יכולה להיות זהה למדי. זה כמעט כאילו זרוע אחת יכולה לתקשר עם האחרים כדי לוודא שהם צומחים בדרך מיוחדת. זה עדיין מפתיע.
צורות חדשות של דפוסים מתגלות כמעט מהר ככל שנוכל למצוא הסברים. ישנם דפוסי צמחייה מוזרים באזורים צחיחים למחצה בעולם בהם יש טלאי צמחיה המופרדים על ידי טלאי קרקע חשופה. גם נראה שיש מאחוריהם מנגנון דמוי טיורינג אבל גם ההבנה האחרונה מאוד.
מה אתה מקווה שהקוראים ימצאו בספר?
כשהתחלתי לבדוק את הנושא הזה התחלתי לראות דפוסים בכל מקום. אני זוכר שכשהייתי באמצע הדרך לכתוב את הספר הראשון שלי בשנת 1999 והייתי על חוף ים בוויילס, פתאום הבנתי שבכל מקום יש דפוסים. בעננים ובשמים היו דפוסים שונים, היו דפוסי גל וכן הלאה בים. במים הזורמים דרך החול היה דפוס מסוג אחר. אפילו הצוקים עצמם לא היו אקראיים גרידא.
אז אתה מתחיל לראות דפוסים סביבך. אני מקווה שאנשים ימצאו שזה קורה להם שהם יעריכו כמה מבנה סביבנו מעוצב בדפוס. יש בזה רק הדר ושמחה.
