Cârlionțul cozii unui cameleon, spirala solzilor unui pin și ondulațiile create de vântul care mișcă grăunțele de nisip, toate au puterea de a atrage privirea și de a intriga mintea. Atunci când Charles Darwin a propus pentru prima dată teoria evoluției prin selecție naturală în 1859, i-a încurajat pe pasionații de știință să găsească motive pentru modelele naturale observate la animalele de pe uscat, păsările cerului și creaturile mării. Penajul păunului, petele unui rechin trebuie să servească toate unui scop adaptativ, au presupus ei cu entuziasm.
Dar o persoană a văzut toate acestea ca pe un „entuziasm scăpat de sub control”, scrie omul de știință și scriitorul englez Philip Ball în noua sa carte, Patterns in Nature: Why the Natural World Looks the Way it Does. Zoologul scoțian D’Arcy Wentworth Thompson a fost împins să își publice propriul tratat în 1917, explicând că până și creativitatea naturii este constrânsă de legi generate de forțe fizice și chimice. Ideile lui Thompson nu intrau în conflict cu teoria lui Darwin, dar subliniau faptul că alți factori erau în joc. În timp ce selecția naturală ar putea explica de ce dungile unui tigru – o strategie pentru a se amesteca cu umbrele din pășuni și păduri – modul în care substanțele chimice se difuzează prin țesuturile în curs de dezvoltare poate explica cum pigmentul ajunge să fie format din benzi întunecate și luminoase, precum și de ce modele similare pot apărea pe o anemonă de mare.
În Patterns in Nature, Ball își pune în valoare propria experiență de fizician și chimist, precum și cei peste 20 de ani de experiență în calitate de editor al revistei științifice Nature. Prima sa carte, publicată în 1999 (The Self-Made Tapestry), și o trilogie, publicată în 2009 (Nature’s Patterns: Shapes, Flow, Branches), explorează subiectul modelelor naturale, dar niciuna dintre ele nu dispune de elemente vizuale la fel de bogate ca cea mai recentă carte a sa.
Fotografiile vii din carte sunt vitale, explică Ball, deoarece unele dintre modele pot fi pe deplin apreciate doar prin repetiție. „Atunci când vezi mai multe dintre ele, una lângă alta, în detalii glorioase, începi să înțelegi cum natura preia o temă și o urmărește”, spune el.
Explicațiile pe care le oferă Ball sunt simple și grațioase, ca atunci când explică cum un petic de pământ îmbibat se poate usca și se poate transforma într-un peisaj crăpat. „Stratul uscat de la suprafață încearcă să se micșoreze în raport cu stratul încă umed de dedesubt, iar solul devine dantelat de tensiune pe tot parcursul lui”, scrie el.
Dar el oferă, de asemenea, suficiente detalii pentru a intriga oamenii de știință și artiștii deopotrivă. Fotografiile uimitoare au fost curatoriate de designerii de la Marshall Editions, o editură din cadrul Quarto Group din Londra, care a licențiat cartea pentru University of Chicago Press.
Ball a vorbit cu Smithsonian.com despre cartea sa și despre sursele sale de inspirație.
Ce este mai exact un tipar?
Am lăsat-o ușor ambiguă în carte, în mod intenționat, pentru că se simte ca și cum am ști-o atunci când o vedem. În mod tradițional, ne gândim la tipare ca la ceva care pur și simplu se repetă din nou și din nou în tot spațiul într-un mod identic, un fel de model de tapet. Dar multe modele pe care le vedem în natură nu sunt chiar așa. Simțim că există ceva regulat sau cel puțin nu întâmplător în ele, dar asta nu înseamnă că toate elementele sunt identice. Cred că un exemplu foarte familiar în acest sens ar fi dungile zebrei. Toată lumea poate recunoaște asta ca fiind un model, dar nici o dungă nu seamănă cu oricare altă dungă.
Cred că putem argumenta că orice lucru care nu este pur aleatoriu are un fel de model în el. Trebuie să existe ceva în acel sistem care l-a îndepărtat de la acea aleatoritate pură sau, la cealaltă extremă, de la uniformitatea pură.
De ce v-ați decis să scrieți o carte despre tiparele naturale?
La început, a fost un rezultat al faptului că am fost editor la Nature. Acolo, am început să văd o mulțime de lucrări venite prin intermediul revistei – și prin literatura științifică în sens mai larg – despre acest subiect. Ceea ce m-a frapat a fost faptul că este un subiect care nu are niciun fel de granițe disciplinare naturale. Oamenii care sunt interesați de aceste tipuri de întrebări pot fi biologi, matematicieni, fizicieni sau chimiști. Acest lucru m-a atras. Întotdeauna mi-au plăcut subiectele care nu respectă aceste granițe tradiționale.
Dar cred că a fost vorba și de partea vizuală. Modelele sunt atât de izbitoare, frumoase și remarcabile.
Apoi, la baza acestui aspect se află întrebarea: Cum poate natura, fără nici un fel de proiect sau design, să pună laolaltă modele ca acestea? Când facem tipare, este pentru că așa am planificat, punând elementele la locul lor. În natură, nu există un planificator, dar cumva forțele naturale conspiră pentru a aduce ceva care arată destul de frumos.
Aveți un exemplu preferat de model găsit în natură?
Poate unul dintre cele mai familiare, dar cu adevărat unul dintre cele mai remarcabile este modelul fulgului de zăpadă. Toți au aceeași temă – această simetrie hexagonală, de șase ori, și totuși pare să existe o varietate infinită în cadrul acestor fulgi de zăpadă. Este un proces atât de simplu care intră în formarea lor. Este vorba de vapori de apă care îngheață din aerul umed. Nu este nimic mai mult decât atât, dar cumva creează acest model incredibil de complex, detaliat și frumos.
Un alt sistem pe care îl găsim apărând din nou și din nou în diferite locuri, atât în lumea vie cât și în cea non-vie, este un model pe care îl numim structuri Turing. Acestea sunt numite după Alan Turing, matematicianul care a pus bazele teoriei calculului. El a fost foarte interesat de modul în care se formează tiparele. În special, a fost interesat de modul în care acest lucru se întâmplă într-un ovul fertilizat, care este practic o celulă sferică ce se transformă cumva în ceva atât de complicat precum un om pe măsură ce crește și se împarte.
Turing a venit cu o teorie care era practic o explicație pentru modul în care o grămadă de substanțe chimice care plutesc pur și simplu în spațiu pot interacționa pentru a crea diferențe de la o bucată de spațiu la alta. În acest fel, vor apărea semințele unui model. El a exprimat acest proces în termeni matematici foarte abstracți.
Acum, se pare că ceva de genul acesta ar putea fi responsabil pentru modelele care se formează pe pielea animalelor și unele modele pe care le vedem și la insecte. Dar apare, de asemenea, în unele sisteme destul de diferite, în dunele de nisip și în valurile de nisip care se formează după ce vântul a suflat nisipul.
În cartea dumneavoastră, menționați faptul că știința și matematica nu au explicat încă pe deplin unele dintre aceste modele. Puteți da un exemplu?
Am înțeles cu adevărat cum obțin fulgii de zăpadă aceste formațiuni ramificate abia din anii 1980, chiar dacă oamenii au studiat și s-au gândit la această întrebare timp de câteva sute de ani. Cu toate acestea, chiar și acum este un pic de mister de ce fiecare braț al fulgului de zăpadă poate fi aproape identic. Este aproape ca și cum un braț poate comunica cu celelalte pentru a se asigura că acestea cresc într-un mod special. Acest lucru este încă surprinzător.
Se descoperă noi forme de modele aproape la fel de repede cum putem găsi explicații. Există modele ciudate de vegetație în regiunile semi-aride ale lumii, unde există pete de vegetație separate de pete de pământ gol. Și acestea par să aibă în spate un mecanism asemănător cu cel al lui Turing, dar și această înțelegere este foarte recentă.
Ce sperați că vor găsi cititorii în carte?
Când am început să cercetez acest subiect, am început să văd tipare peste tot. Îmi amintesc că atunci când eram la jumătatea scrierii primei mele cărți, în 1999, și mă aflam pe o plajă din Țara Galilor, mi-am dat seama brusc că peste tot existau tipare. În nori și pe cer existau diferite modele, în mare existau modele de valuri și așa mai departe. În apa care curgea prin nisip, exista un alt tip de model. Chiar și stâncile în sine nu erau pur aleatorii.
Așa că, începi să vezi tipare peste tot în jurul tău. Sper că oamenilor li se va întâmpla acest lucru, încât să aprecieze cât de mult structura care ne înconjoară este modelată. Există pur și simplu splendoare și bucurie în asta.