Krøllen fra en kamæleons hale, spiralen i en pinecons vægt og krusningerne skabt af vind, der bevæger sig sandkorn, har alle magt til at fange øjet og intrige sindet. Da Charles Darwin først foreslog evolutionsteorien ved naturlig udvælgelse i 1859, opmuntrede den videnskabsentusiaster til at finde årsager til de naturlige mønstre, der blev set i dyrene i landet, fugle i luften og havets væsener. Påfuglens fjerdragt, pletterne i en haj skal alle tjene et tilpasningsformål, antog de ivrig.
Endnu en person så alt dette som "løbsk entusiasme", skriver den engelske videnskabsmand og forfatter Philip Ball i sin nye bog, mønstre i naturen: Hvorfor ser den naturlige verden ud som den gør . Den skotske zoolog D'Arcy Wentworth Thompson blev presset til at offentliggøre sin egen afhandling i 1917, hvor han forklarede, at selv naturens kreativitet er begrænset af love genereret af fysiske og kemiske kræfter. Thompsons ideer stødte ikke sammen med Darwins teori, men de påpegede, at andre faktorer spillede. Mens naturlig udvælgelse muligvis kan forklare, hvorfor en tigers striber - en strategi til at blandes ind med skygger i græsarealer og skov - den måde, kemikalier diffunderer gennem at udvikle væv, kan forklare, hvordan pigment ender i bånd af mørkt og lys, samt hvorfor lignende mønstre kan dukke op på en havanemone.
I Patterns in Nature bringer Ball sin egen baggrund som fysiker og kemiker til at bære såvel som mere end 20 års erfaring som redaktør for det videnskabelige tidsskrift Nature . Hans første bog, der blev udgivet i 1999 ( The Self-Made Tapestry ), og en trilogi, der blev udgivet i 2009 ( Nature's Patterns: Shapes, Flow, Branches ), udforsker emnet med naturlige mønstre, men har ingen af visualerne lige så rige som hans seneste.
Mønstre i naturen: Hvorfor ser den naturlige verden ud som den gør
KøbeDe livlige fotografier i bogen er vigtige, forklarer Ball, fordi nogle af mønstrene kun kan forstås fuldt ud gennem gentagelse. "Det er, når du ser flere af dem side om side i strålende detalje, at du begynder at få en fornemmelse af, hvordan naturen tager et tema og kører med det, " siger han.
De forklaringer, Ball tilbyder, er enkle og yndefulde, som når han forklarer, hvordan en gennemvædet plet jord kan tørre ind i et krakket landskab. "Det tørre lag på overfladen forsøger at krympe i forhold til det stadig fugtige lag nedenfor, og jorden bliver snørret af spænding igennem, " skriver han.
Alligevel tilbyder han også nok detaljer til både forskere og kunstnere. De fantastiske fotografier blev kurateret af designerne ved Marshall Editions, en udgiver hos Quarto Group i London, der licenserede bogen til University of Chicago Press.
Ball talte med Smithsonian.com om sin bog og inspiration.
Hvad er et mønster nøjagtigt?
Jeg efterlod det lidt tvetydigt i bogen med vilje, fordi det føles som om vi kender den, når vi ser den. Traditionelt tænker vi på mønstre som noget, der bare gentages igen og igen overalt i rummet på en identisk måde, slags som et tapetmønster. Men mange mønstre, som vi ser i naturen, er ikke helt sådan. Vi fornemmer, at der er noget regelmæssigt eller i det mindste ikke tilfældigt ved dem, men det betyder ikke, at alle elementerne er identiske. Jeg tror, et meget velkendt eksempel på det ville være zebraens striber. Alle kan genkende det som et mønster, men ingen stribe er som nogen anden stribe.
Jeg tror, vi kan gøre en sag for at sige, at alt, hvad der ikke er rent tilfældigt, har et slags mønster i det. Der skal være noget i det system, der har trukket det væk fra den rene tilfældighed eller i det andet ekstreme fra ren ensartethed.
Hvorfor besluttede du at skrive en bog om naturlige mønstre?
Først var det et resultat af at have været redaktør hos Nature . Der begyndte jeg at se en masse arbejde komme gennem tidsskriftet - og gennem videnskabelig litteratur bredere - om dette emne. Det, der slog mig, var, at det er et emne, der ikke har nogen form for naturlige disciplinære grænser. Mennesker, der er interesseret i disse typer spørgsmål, kan være biologer, måske være matematikere, de kan være fysikere eller kemikere. Det appellerede til mig. Jeg kunne altid godt lide emner, der ikke respekterer de traditionelle grænser.
Men jeg tror også, det var det visuelle. Mønstrene er bare så slående, smukke og bemærkelsesværdige.
Derefter understøtter dette aspekt spørgsmålet: Hvordan sammensætter naturen uden nogen form for plan eller design mønstre som dette? Når vi laver mønstre, skyldes det, at vi planlagde det på den måde ved at sætte elementerne på plads. I naturen er der ingen planlægger, men på en eller anden måde konspirerer naturlige kræfter for at skabe noget der ser ret smukt ud.
Har du et yndlingseksempel på et mønster, der findes i naturen?
Måske en af de mest kendte, men virkelig en af de mest bemærkelsesværdige er snefnugets mønster. De har alle det samme tema - denne seksfoldede, hexagonale symmetri, og alligevel ser det ud til at være uendelig variation inden for disse snefnug. Det er sådan en simpel proces, der går ind i deres dannelse. Det er vanddamp, der fryser ud af fugtig luft. Der er intet mere end det, men på en eller anden måde skaber det dette utroligt indviklede, detaljerede, smukke mønster.
Et andet system, som vi finder igen og igen forskellige steder, både i den levende og den ikke-levende verden, er et mønster, som vi kalder Turing-strukturer. De er opkaldt efter Alan Turing, matematikeren, der lagde grundlaget for beregningsteorien. Han var meget interesseret i, hvordan mønstre formes. Især var han interesseret i, hvordan det sker i et befrugtet æg, der dybest set er en sfærisk celle, der på en eller anden måde bliver mønster til noget så kompliceret som et menneske, som det vokser og opdeles.
Turing kom med en teori, der dybest set var en forklaring på, hvordan en hel bunke kemikalier, der bare svæver rundt i rummet, kan interagere for at skabe forskelle fra en plads til den næste. På denne måde kommer frøene fra et mønster frem. Han udtrykte denne proces i meget abstrakte matematiske termer.
Nu ser det ud til, at noget som dette kan være ansvarligt for de mønstre, der dannes på dyrehud, og nogle mønstre, vi også ser hos insekter. Men det ser også ud i nogle helt forskellige systemer, i klitter og sandkrybber, der dannes efter, at vinden har sprængt sand.
I din bog nævner du det faktum, at videnskab og matematik endnu ikke har forklaret nogle af disse mønstre fuldt ud. Kan du give et eksempel?
Vi har kun virkelig forstået, hvordan snefnug får disse forgrenede formationer siden 1980'erne, selvom folk har studeret og tænkt over dette spørgsmål i flere hundrede år. Men selv nu er det lidt af et mysterium, hvorfor enhver arm på snefnug kan være stort set identisk. Det er næsten som om den ene arm kan kommunikere med de andre for at sikre, at de vokser på en speciel måde. Det er stadig overraskende.
Nye former for mønstre opdages næsten så hurtigt, som vi kan finde forklaringer. Der er mærkelige vegetationsmønstre i halvtørre regioner i verden, hvor der er planter med vegetation adskilt af pletter med bare jord. De ser også ud til at have en Turing-lignende mekanisme bag sig, men denne forståelse er også meget nylig.
Hvad håber du, at læserne finder i bogen?
Da jeg begyndte at undersøge dette emne, begyndte jeg at se mønstre overalt. Jeg kan huske, da jeg halvvejs var ved at skrive min første bog i 1999, og jeg var på en strand i Wales, indså jeg pludselig, at overalt var der mønstre. I skyerne og himlen var der forskellige mønstre, der var bølgemønstre og så videre i havet. I vandet, der løb ned gennem sandet, var der en anden slags mønster. Selv klipperne i sig selv var ikke rent tilfældige.
Så du begynder at se mønstre rundt omkring dig. Jeg håber, at folk finder ud af, at dette sker med dem, at de vil sætte pris på, hvor meget struktur der er omkring os. Der er bare pragt og glæde ved.
