Matematikçilerin yaptığı son bir çalışmaya göre, 'Geometrinin temel sorunlarından biri, uzayın basit yapılarla döşenmesidir. Düzlemde üçgenler, kareler ve altıgenler ve üç boyutlu uzayda küpler ve diğer çokyüzlüler gibi klasik çözümler keskin köşeler ve düz yüzeylerle inşa edilir. Ancak, doğadaki birçok döşeme, kavisli kenarlara, düz olmayan yüzeylere ve çok az veya hiç keskin köşeye sahip şekillerle karakterize edilir.'

Budapeşte Teknoloji ve Ekonomi Üniversitesi'nden matematikçi Gábor Domokos ve meslektaşları “keskin köşelerin sayısını en aza indirerek ve alanı yumuşak döşemeler olarak doldurarak yeni bir şekil sınıfı olarak ‘yumuşak hücreleri’” tanımladı.

Yumuşak hücreler, doğada deniz yumuşakçası 'nautilus'un ikonik sarmal kabuğundaki odalardan tohumların bitkilere yerleşimine kadar yaygın olarak bulunur.

Çalışma, 'döşeme'nin matematiksel kavramına, yani şekillerin bir yüzey üzerinde nasıl mozaik oluşturduğuna odaklanıyor. Bir düzlemi aynı döşeme ile doldurma sorunu antik çağlardan beri o kadar kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır ki, bu konuda keşfedilecek hiçbir şey kalmadığını varsaymak caziptir. Ancak araştırmacılar, yuvarlatılmış köşelere sahip yeni bir geometrik yapı taşı setiyle döşemenin ilkelerini çıkardı ve bunlara 'yumuşak hücreler' adını verdi.

Nature dergisinin görüştüğü, New York City'deki Ulusal Matematik Müzesi'nden matematikçi ve söz konusu çalışmada yer almayan Chaim Goodman-Strauss, "Basitçe, daha önce hiç kimse bunu yapmadı. Dikkate alınması gereken ne kadar çok temel şey olduğunu görmek gerçekten şaşırtıcı." yorumunu yaptı.

'Doğa genellikle köşelerden kaçınıyor'

Matematikçi Domokos ve meslektaşları, geometrik döşemeleri yumuşak hücrelere sorunsuz bir şekilde dönüştürmek için bir algoritma geliştirdi ve bu kuralların izin verdiği olası şekil aralığını araştırdı: Örgülü nehirlerdeki adaların iki boyutlu şekillerinde, bir soğanın eş merkezli katmanlarının kesitlerinde, bir dokudaki biyolojik hücrelerde ve deniz yumuşakçası nautilus'unki gibi spiral kabukların üç boyutlu bölmelerinde yumuşak döşemeler tespit ettiler. Araştırmacılar doğanın genellikle köşelerden kaçınmaya çalıştığını düşünüyorlar çünkü bu tür kıvrımların deformasyon enerjisinde yüksek bir maliyeti var ve yapısal zayıflığın kaynakları olabilirler.

Deniz yumuşakçası 'nautilus'u incelemek çalışmanın 'dönüm noktası'ydı diyor Domokos. Kesitte, kabuk bölmeleri iki köşesi olan 2 boyutlu yumuşak hücrelere benziyordu. Ancak Budapeşte Teknoloji ve Ekonomi Üniversitesi'nde çalışan ortak yazar Krisztina Regős, gerçekte 3 boyutlu odanın hiç köşesi olmadığından şüpheleniyordu. "Bu inanılmaz geliyordu," diyor Domokos, "Ancak daha sonra haklı olduğunu gördük."

Domokos ve meslektaşları, Iraklı İngiliz mimar Zaha Hadid (1950-2016) gibi mimarların estetik veya yapısal nedenlerle köşelerden kaçınmak veya köşeleri en aza indirmek için uzun zamandır yumuşak hücreleri sezgisel olarak kullandığını düşünüyor.

'Haydar Aliyev Center', Bakü-Azerbaycan, Mimar: Zaha Hadid

'The Opus', Dubai-BAE, Mimar: Zaha Hadid

Domokos ve Birleşik Krallık'taki Oxford Üniversitesi'nden ortak yazar Alain Goriely, makaleyi tamamladıktan sonra, yumurta kabuklarından uygun şekilde yapılmış yumuşak hücre elemanları kullanarak ödüllü bir yapı tasarlayan San Fransisco'daki California Sanat Koleji'ndeki mimarlarla iş birliği yaptı.

Kaynaklar: Nature - Oxford Academic