Los patrones en la naturaleza son regularidades visibles de forma que se encuentran en el mundo natural . Estos patrones se repiten en diferentes contextos ya veces se pueden modelar matemáticamente . Los patrones naturales incluyen simetrías , árboles , espirales , meandros , ondas , espumas , mosaicos , grietas y rayas. [1] Los primeros filósofos griegos estudiaron el patrón, con Platón , Pitágoras y Empédocles .tratando de explicar el orden en la naturaleza. La comprensión moderna de los patrones visibles se desarrolló gradualmente con el tiempo.
En el siglo XIX, el físico belga Joseph Plateau examinó las películas de jabón , lo que le llevó a formular el concepto de superficie mínima . El biólogo y artista alemán Ernst Haeckel pintó cientos de organismos marinos para enfatizar su simetría . La bióloga escocesa D'Arcy Thompson fue pionera en el estudio de los patrones de crecimiento tanto en plantas como en animales, demostrando que ecuaciones simples podrían explicar el crecimiento en espiral. En el siglo XX, el matemático británico Alan Turing predijo mecanismos de morfogénesis que dan lugar a patrones de manchas y rayas. El biólogo húngaroAristid Lindenmayer y el matemático franco-estadounidense Benoît Mandelbrot demostraron cómo las matemáticas de los fractales podían crear patrones de crecimiento de las plantas.
Las matemáticas , la física y la química pueden explicar patrones en la naturaleza en diferentes niveles y escalas. Los patrones en los seres vivos se explican por los procesos biológicos de selección natural y selección sexual . Los estudios de formación de patrones hacen uso de modelos informáticos para simular una amplia gama de patrones.
Los primeros filósofos griegos intentaron explicar el orden en la naturaleza , anticipando los conceptos modernos. Pitágoras (c. 570–c. 495 a. C.) explicó que los patrones de la naturaleza, como las armonías de la música, surgían del número, que consideraba el constituyente básico de la existencia. [a] Empédocles (c. 494–c. 434 a. C.) hasta cierto punto anticipó la explicación evolutiva de Darwin para las estructuras de los organismos. [b] Platón (c. 427–c. 347 a. C.) defendió la existencia de universales naturales . Consideró que estos consisten en formas ideales ( εἶδος eidos: "forma") de los cuales los objetos físicos nunca son más que copias imperfectas. Así, una flor puede ser aproximadamente circular, pero nunca es un círculo perfecto. [2] Teofrasto (c. 372–c. 287 a. C.) señaló que las plantas "que tienen hojas planas las tienen en una serie regular"; Plinio el Viejo (23-79 d. C.) notó su disposición circular estampada. [3] Siglos más tarde, Leonardo da Vinci (1452-1519) notó la disposición en espiral de los patrones de las hojas, que los troncos de los árboles ganan anillos sucesivos a medida que envejecen, y propuso una regla supuestamente satisfecha por las áreas transversales de las ramas de los árboles. [4] [3]
En 1202, Leonardo Fibonacci introdujo la secuencia de Fibonacci en el mundo occidental con su libro Liber Abaci . [5] Fibonacci presentó un experimento mental sobre el crecimiento de una población de conejos idealizada . [6] Johannes Kepler (1571–1630) señaló la presencia de la secuencia de Fibonacci en la naturaleza, usándola para explicar la forma pentagonal de algunas flores. [3] En 1658, el médico y filósofo inglés Sir Thomas Browne discutió "cómo la naturaleza se geometriza" en El jardín de Ciro , citando la numerología pitagórica .que involucra el número 5, y la forma platónica del patrón de tresbolillo . El capítulo central del discurso presenta ejemplos y observaciones del quincunx en botánica. [7] En 1754, Charles Bonnet observó que la filotaxis espiral de las plantas se expresaba con frecuencia en series de proporción áurea en sentido horario y antihorario . [3] Las observaciones matemáticas de la filotaxis siguieron con el trabajo de 1830 y 1830 de Karl Friedrich Schimper y su amigo Alexander Braun , respectivamente; augusto bravaisy su hermano Louis conectó las proporciones de filotaxis con la secuencia de Fibonacci en 1837, y también notó su aparición en piñas y piñas . [3] En su libro de 1854, el psicólogo alemán Adolf Zeising exploró la proporción áurea expresada en la disposición de las partes de las plantas, los esqueletos de los animales y los patrones de ramificación de sus venas y nervios, así como en los cristales . [8] [9] [10]