10 bellos ejemplos de simetría en la naturaleza

Durante siglos, la simetría ha sido un tema que ha fascinado a los filósofos, astrónomos, matemáticos, artistas, arquitectos y físicos. Los antiguos griegos estaban francamente obsesionados con eso, e incluso hoy en día nos inclinamos por la simetría en todo, desde la planificación de la disposición de nuestros muebles hasta el peinado de nuestro cabello.

Nadie está seguro de por qué es una propiedad tan presente, o por qué las matemáticas detrás de ella parecen impregnar todo lo que nos rodea, pero los diez ejemplos a continuación demuestran que definitivamente está ahí.

Solo adviértase: una vez que se dé cuenta de ello, es probable que sienta una necesidad incontrolable de buscar simetría en todo lo que ve.

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Romanesco Broccoli

Es posible que haya pasado por el brócoli romanesco en la tienda de abarrotes y haya asumido, debido a su apariencia inusual, que era algún tipo de alimento genéticamente modificado. Pero en realidad es solo uno de los muchos ejemplos de simetría fractal en la naturaleza, aunque sorprendente.

En geometría, un fractal es un patrón complejo donde cada parte de una cosa tiene el mismo patrón geométrico que el conjunto. Así que con el brócoli romanseco, cada florete presenta la misma espiral logarítmica que toda la cabeza (solo miniaturizada). Esencialmente, toda la verdura es una gran espiral compuesta de cogollos más pequeños, con forma de cono, que también son mini espirales.

Por cierto, el romanesco está relacionado tanto con el brócoli como con la coliflor; Aunque su sabor y consistencia son más similares a la coliflor. También es rico en carotenoides y vitaminas C y K, lo que significa que es un complemento saludable y matemáticamente hermoso para nuestras comidas.

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Panal

Las abejas no solo son productoras de miel estelar, sino que también tienen un don para la geometría. Durante miles de años, los humanos se han maravillado con las perfectas figuras hexagonales en los panales y se preguntan cómo las abejas pueden crear instintivamente una forma que los humanos solo pueden reproducir con una regla y un compás. El panal es un caso de simetría de papel tapiz, donde un patrón repetido cubre un plano (por ejemplo, un suelo de baldosas o un mosaico).

¿Cómo y por qué las abejas tienen ganas de hexágonos? Bueno, los matemáticos creen que es la forma perfecta para permitir que las abejas almacenen la mayor cantidad posible de miel utilizando la menor cantidad de cera. Otras formas, como los círculos, por ejemplo, dejarían un espacio entre las celdas, ya que no encajan exactamente.

Otros observadores, que tienen menos fe en el ingenio de las abejas, piensan que los hexágonos se forman por "accidente". En otras palabras, las abejas simplemente forman células circulares y la cera se colapsa naturalmente en forma de hexágono. De cualquier manera, todo es un producto de la naturaleza, y es bastante impresionante.

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Girasoles

Los girasoles cuentan con simetría radial y un interesante tipo de simetría numérica conocida como la secuencia de Fibonacci. La secuencia de Fibonacci es 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 24, 55, 89, 144, etc. (cada número se determina sumando los dos números precedentes).

Si nos tomamos el tiempo para contar la cantidad de espirales de semillas en un girasol, encontraremos que la cantidad de espirales se suma a un número de Fibonacci. De hecho, una gran cantidad de plantas (incluido el brócoli romanesco) producen pétalos, hojas y semillas en la secuencia de Fibonacci, por lo que es tan difícil encontrar un trébol de cuatro hojas.

Contar espirales en girasoles puede ser difícil, así que si quieres probar este principio tú mismo, trata de contar los espirales en cosas más grandes como piñas, piñas y alcachofas.

Pero, ¿por qué los girasoles y otras plantas acatan las reglas matemáticas? Al igual que los patrones hexagonales en una colmena, todo es cuestión de eficiencia. Para no ser demasiado técnico, basta con decir que un girasol puede contener la mayoría de las semillas si cada semilla está separada por un ángulo que es un número irracional.

Como resultado, el número más irracional es algo conocido como la proporción de oro, o Phi, y da la casualidad de que si dividimos cualquier número de Fibonacci o Lucas por el número anterior en la secuencia, obtenemos un número cercano a Phi (1.618033988749895 ...) Entonces, para cualquier planta que siga la secuencia de Fibonacci, debe haber un ángulo que corresponda a Phi (el "ángulo dorado") entre cada semilla, hoja, pétalo o rama.

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Nautilus Shell

Además de las plantas, algunos animales, como el nautilus, exhiben números de Fibonacci. Por ejemplo, la cáscara de un nautilus se cultiva en una "espiral de Fibonacci". La espiral se produce debido al intento de la cáscara de mantener la misma forma proporcional a medida que crece hacia afuera. En el caso de los nautilos, este patrón de crecimiento le permite mantener la misma forma durante toda su vida (a diferencia de los humanos, cuyos cuerpos cambian de proporción a medida que envejecen).

Como suele ser el caso, hay excepciones a la regla, por lo que no todas las conchas de nautilus forman una espiral de Fibonacci. Pero todos se adhieren a algún tipo de espiral logarítmica. Y antes de que empieces a pensar que estos cefalópodos podrían haberte golpeado en la clase de matemáticas, recuerda que no son conscientes de cómo están creciendo sus conchas, y simplemente se benefician de un diseño evolutivo que permite que el molusco crezca sin cambiar de forma.

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Los animales

La mayoría de los animales tienen simetría bilateral, lo que significa que se pueden dividir en dos mitades iguales, si se dividen uniformemente en una línea central. Incluso los humanos poseen simetría bilateral, y algunos científicos creen que la simetría de una persona es el factor más importante para determinar si la encontramos físicamente hermosa o no. En otras palabras, si tienes una cara torcida, es mejor que esperes que tengas muchas otras cualidades redentoras.

Se podría considerar que un animal ha llevado toda la simetría para atraer a una pareja demasiado lejos; Y ese animal es el pavo real.Darwin se enojó positivamente con el pájaro, y escribió en una carta de 1860 que "¡La visión de una pluma en la cola de un pavo real, cada vez que la observo, me pone enferma!"

Para Darwin, la cola parecía pesada y no tenía sentido evolutivo, ya que no encajaba con su teoría de la "supervivencia del más apto". Permaneció furioso hasta que llegó a la teoría de la selección sexual, que afirma que los animales desarrollan ciertas características para aumentar sus posibilidades de apareamiento. Aparentemente, los pavos reales tienen la opción de la selección sexual, ya que lucen una variedad de adaptaciones para atraer a las damas, incluyendo colores brillantes, un tamaño grande y simetría en la forma de su cuerpo y en los patrones repetidos de sus plumas.

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Telarañas

Hay alrededor de 5.000 tipos de arañas de tela orbe, y todas crean redes circulares casi perfectas con soportes radiales casi equidistantes que salen del medio y una espiral tejida para atrapar a la presa. Los científicos no están completamente seguros de por qué las arañas orbe tienen una geometría tan inclinada, ya que las pruebas han demostrado que las telas de orbe no atrapan la comida mejor que las de forma irregular.

Algunos científicos teorizan que las redes de orbes se construyen para la fuerza, y la simetría radial ayuda a distribuir uniformemente la fuerza del impacto cuando la presa golpea la red, lo que produce menos rasgaduras en el hilo. Pero la pregunta sigue siendo: si realmente es un mejor diseño web, ¿por qué no lo utilizan todas las arañas? Algunas arañas que no son orbes parecen tener la capacidad, y simplemente no parecen ser molestadas.

Por ejemplo, una araña recientemente descubierta en Perú construye las piezas individuales de su red exactamente en el mismo tamaño y longitud (demostrando su capacidad para "medir"), pero luego coloca todas estas piezas de tamaño uniforme en una red aleatoria sin regularidad. en forma. ¿Estas arañas peruanas saben algo que las arañas orbe no saben o no han descubierto el valor de la simetría?

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Círculos de los cultivos

Dale a un par de bromistas una tabla, algo de cuerda y el manto de la oscuridad, y resulta que las personas también son muy buenas para hacer formas simétricas. De hecho, debido a las increíbles simetrías y las complejidades de diseño de los círculos de cultivos, incluso después de que los creadores de círculos de cultivos humanos se han presentado y demostrado sus habilidades, muchas personas todavía creen que solo los extraterrestres son capaces de tal hazaña.

Es posible que haya una mezcla de círculos de cultivos hechos por seres humanos y alienígenas en la tierra, pero uno de los mayores indicios de que todos son hechos por el hombre es que se están volviendo cada vez más complicados. Es contraintuitivo pensar que los extraterrestres harían que sus mensajes fueran más difíciles de descifrar, cuando ni siquiera entendíamos los primeros. Es un poco más probable que las personas aprendan unas de otras a través del ejemplo, y que progresivamente hagan que sus círculos se involucren más.

No importa de dónde vengan, los círculos de los cultivos son geniales, principalmente porque son geométricamente impresionantes. El físico Richard Taylor realizó un estudio sobre círculos de cultivos y descubrió, además del hecho de que aproximadamente uno se crea en la Tierra por noche, que la mayoría de los diseños muestran una gran variedad de simetría y patrones matemáticos, incluidos fractales y espirales de Fibonacci.

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Copos de nieve

Incluso algo tan pequeño como un copo de nieve se rige por las leyes del orden, ya que la mayoría de los copos de nieve exhiben una simetría radial de seis veces con patrones elaborados e idénticos en cada uno de sus brazos. Comprender por qué las plantas y los animales optan por la simetría es lo suficientemente difícil como para envolver nuestros cerebros, pero los objetos inanimados: ¿cómo diablos descubrieron algo?

Aparentemente, todo se reduce a la química; y específicamente, cómo las moléculas de agua se organizan a medida que se solidifican (cristalizan). Las moléculas de agua cambian a un estado sólido formando enlaces de hidrógeno débiles entre sí. Estos enlaces se alinean en una disposición ordenada que maximiza las fuerzas atractivas y reduce las fuerzas repulsivas, lo que sucede para formar la forma hexagonal general del copo de nieve. Pero como todos sabemos, no hay dos copos de nieve iguales, entonces, ¿cómo es que un copo de nieve es completamente simétrico consigo mismo, mientras que no coincide con ningún otro copo de nieve?

Bueno, a medida que cada copo de nieve desciende desde el cielo, experimenta condiciones atmosféricas únicas, como la humedad y la temperatura, que afectan a la forma en que “crecen” los cristales de la escama. Todos los brazos de la escama atraviesan las mismas condiciones y, por lo tanto, cristalizan en la superficie. De la misma manera - cada brazo una copia exacta del otro. Ningún copo de nieve tiene exactamente la misma experiencia que viene y, por lo tanto, todos se ven un poco diferentes entre sí.

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Via Láctea

Como hemos visto, la simetría y los patrones matemáticos existen en casi todos los lugares donde miramos, pero ¿están estas leyes de la naturaleza limitadas solo a nuestro planeta? Aparentemente no. Habiendo descubierto recientemente una nueva sección en los bordes de la Vía Láctea, los astrónomos ahora creen que la galaxia es una imagen de espejo casi perfecta de sí misma. Sobre la base de esta nueva información, los científicos confían más en su teoría de que la galaxia tiene solo dos brazos principales: Perseo y Scutum-Centauro.

Además de tener simetría de espejo, la Vía Láctea tiene otro diseño increíble, similar a las conchas y los girasoles de nautilus, en el que cada "brazo" de la galaxia representa una espiral logarítmica que comienza en el centro de la galaxia y se expande hacia el exterior.

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Simetría sol-luna

Dado que el sol tiene un diámetro de 1.4 millones de kilómetros y la Luna tiene un diámetro de solo 3.474 kilómetros, parece casi imposible que la luna pueda bloquear la luz del sol y nos dé alrededor de cinco eclipses solares cada dos años.

¿Cómo sucede? Casualmente, mientras que el ancho del sol es unas cuatrocientas veces más grande que el de la luna, el sol también está unas cuatrocientas veces más lejos. La simetría en esta relación hace que el sol y la luna parezcan casi del mismo tamaño cuando se ven desde la Tierra, y por lo tanto hacen posible que la luna bloquee el sol cuando los dos están alineados.

Por supuesto, la distancia de la Tierra al Sol puede aumentar durante su órbita, y cuando se produce un eclipse durante este tiempo, vemos un eclipse anular o de anillo, porque el Sol no está completamente oculto. Pero cada uno o dos años, todo está en una alineación precisa, y podemos presenciar el espectacular evento conocido como un eclipse total de sol.

Los astrónomos no están seguros de cuán común es esta simetría entre otros planetas, soles y lunas, pero creen que es bastante raro. Aun así, no deberíamos suponer que somos particularmente especiales, ya que todo parece ser una cuestión de azar. Por ejemplo, cada año la luna se aleja unos cuatro centímetros más lejos de la Tierra, lo que significa que miles de millones de años atrás, cada eclipse solar habría sido un eclipse total.

Si las cosas siguen como están, los eclipses totales eventualmente desaparecerán, e incluso esto será seguido por la desaparición de los eclipses anulares (si el planeta dura tanto tiempo). Así que parece que simplemente estamos en el lugar correcto en el momento adecuado para presenciar este fenómeno. O somos nosotros? Algunos teorizan que esta simetría sol-luna es el factor especial que hace posible nuestra vida en la Tierra.