Πέμπτη, 16 Ιουνίου 2016

Γιατί η φύση «αγαπάει» τα εξάγωνα; Από τις κηρήθρες ως τη σύγχρονη αρχιτεκτονική [εικόνες]



Από τις κηρήθρες ως και τα... μάτια των μυγών, τα εξάγωνα εμφανίζονται πολύ συχνά στη φύση. Γιατί όμως συμβαίνει αυτό, αλλά και τι προέκταση μπορεί να έχει στη σύγχρονη αρχιτεκτονική;
Τα «σπίτια» των μελισσών αποτελούν αντικείμενο μελέτης, αλλά και θαυμασμού εδώ και χιλιετίες. Αυτές οι τέλεια κατασκευασμένες, εξαγωνικές δομές, αποτελούν ένα θαύμα της φύσης. Παράλληλες προς το μαγνητικό πεδίο της γης, ώστε να μην κυλάει το μέλι, απολύτως ισοπαχείς, σαν να είναι φτιαγμένες από υπολογιστή. Η... οικοδομική των μελισσών ξεπερνάει και τον καλύτερο μηχανικό.
Πολλοί μαθηματικοί και φιλόσοφοι έχουν ασχοληθεί με αυτό το θαύμα της μηχανικής. Από τον αρχαίο Ελληνα μαθηματικό, Πάππο τον Αλεξανδρινό, που έλεγε πως οι μέλισσες γεννιούνται με ένα θείο δώρο, το μαθηματικό ένστικτο, μέχρι και τον Κάρολο Δαρβίνο που επιχείρησε να αποδείξει πως η κηρήθρες αποτελούν προϊόν συνεχούς εξέλιξης των ενστίκτων, που κληρονομούνται από γενιά σε γενιά.
Γιατί η φύση προτιμάει τα εξάγωνα

Το πώς καταφέρνουν οι μέλισσες να δημιουργήσουν κάτι τόσο άρτιο, στηριζόμενες μόνο στο ένστικτο και την συνεργασία, παραμένει άγνωστο. Γιατί όμως οι μέλισσες επιλέγουν να δημιουργήσουν εξάγωνα; Και πέρα από αυτό όμως, γιατί η φύση δείχνει να... προτιμά τα εξάγωνα από κάθε άλλο σχήμα;

Η πιο λογική απάντηση, έχει να κάνει με την γεωμετρία. Αν θέλει κάποιος να δημιουργήσει μια πλατφόρμα από σχήματα, όμοια σε σχήμα και μέγεθος, έτσι ώστε να γεμίζουν μια επιφάνεια, υπάρχουν μόλις τρεις τρόποι να το κάνει. Με ισόπλευρα τρίγωνα, με τετράγωνα και με εξάγωνα. Από αυτά τα 3 σχήματα, τα εξάγωνα το λιγότερο συνολικό μήκος «τοίχου». Οπότε φαντάζει λογικό οι μέλισσες να τα προτιμούν (ακόμα και ενστικτωδώς) αφού απαιτείται λιγότερος χρόνος, ενέργεια και υλικό για την κατασκευή του.

Είναι όμως τόσο έξυπνες οι μέλισσες ώστε, όχι μόνο να επιλέξουν το εξαγωνικό σχήμα, αλλά και να το κάνουν τέλειο; Μάλλον όχι. Οι μέλισσες δεν είναι... χαρισματικοί μαθηματικοί, απλώς η φύση τείνει να επιλέγει το εξάγωνο, ως το αγαπημένο της σχήμα.

Παρατηρώντας ένα πλέγμα φυσαλίδων πάνω στην επιφάνεια του νερού, αυτό που οι επιστήμονες ονομάζουν «bubble raft», βλέπουμε πως έχουν (σχεδόν) εξαγωνικό σχήμα. Οταν τέσσερις φυσαλίδες έρχονται κοντά, τα τοιχώματα τους δημιουργούν γωνίες 120 μοιρών, φτιάχνοντας ένα σχήμα που, με λίγη φαντασία, μοιάζει με το λογότυπο της Mercedes.



Η εξήγηση αυτού του μοτίβου είναι οι ίδιοι οι νόμοι της φυσικής. Ακόμα και αν υποθέσουμε ότι οι μέλισσες έχουν... μαθηματικό ταλέντο, οι φυσαλίδες δεν έχουν. Κατά κάποιο τρόπο λοιπόν, η εξαγωνική δομή στις κηρήθρες των μελισσών είναι αποτέλεσμα της ίδιας της φύσης.

Το ίδιο ακριβώς φαινόμενο παρατηρείται και στα μάτια αρκετών εντόμων, όπως για παράδειγμα στις μύγες. Τα πολλά τους μάτια, ακολουθούν εξαγωνική δομή, όπως ακριβώς και οι φυσαλίδες. Σε κάθε «κορυφή» ακουμπούν τρία εξάγωνα, δίχως εξαίρεση. Μάλιστα, στην περίπτωση των μυγών τα πράγματα εμβαθύνουν ακόμα περισσότερο. Κοιτώντας την δομή ενός ματιού στο μικροσκόπιο, κάθε πτυχή του περιέχει μια τετράδα φωτοευαίσθητων κυττάρων, που έχουν ακριβώς το ίδιο σχήμα με τέσσερις φυσαλίδες.



Η φύση κάνει... οικονομία στην επιφάνεια

Οι μέλισσες μπορεί να κάνουν οικονομία υλικού και δυνάμεων, όμως αυτό που τις ωθεί σε αυτό, είναι η τάση της φύσης να κάνει απόλυτη οικονομία. Τουλάχιστον όσον αφορά τις... επιφάνειες. Στις φούσκες ασκείται μια επιφανειακή τάση, η οποία τους επιτρέπει να έχουν την μικρότερη δυνατή επιφάνεια. Για τον ίδιο λόγο οι σταγόνες τις βροχής, όταν δημιουργούνται, έχουν σφαιρικό σχήμα. Η σφαίρα είναι το σχήμα με την μικρότερη επιφάνεια, σε σχέση με τον όγκο του. Στα λεία φύλλα, τα σταγονίδια του νερού έχουν σφαιρικό σχήμα, για τον ίδιο ακριβώς λόγο.



Κάθε υλικό, όπως επιβάλουν οι νόμοι της φύσης, θα επιδιώξει να βρει τη δομή με την χαμηλότερη δυνατή επιφανειακή τάση. Στην περίπτωση των φυσαλίδων, αυτό σημαίνει το λιγότερο χώρο «τοιχωμάτων». Δηλαδή τα εξάγωνα!

Πώς έχει επηρεαστεί η σύγχρονη αρχιτεκτονική

Κάπως έτσι, δηλαδή σύμφωνα με την τάση της φύσης να εξοικονομεί επιφάνεια, διαμορφώθηκε και η σύγχρονη αρχιτεκτονική. Αναζητώντας τρόπους ώστε να μειώσουν τις πρώτες ύλες, δημιουργώντας κάτι κομψό και ταυτόχρονα σταθερό, οι αρχιτέκτονες στράφηκαν στην εγγυημένη οδό της φύσης.

Η γεωμετρία που εμφανίζεται στα προηγούμενα παραδείγματα αποτελεί ένα γενικό μοτίβο που χαρακτηρίζει την σκέψη των μηχανικών. Πως δηλαδή θα μπορέσουν να δημιουργήσουν μια περίπλοκη δομή, με τον λιγότερο δυνατό υλικό. Παλαιότερα η ανάγκη αυτή δεν υπήρχε. Η μπαρόκ αρχιτεκτονική του 17ου αιώνα, είναι το τρανότερο παράδειγμα. Η υπερβολική χρήση υλικών τότε, ήταν η έκφραση της ισχύος των της εκκλησίας και της απολυταρχικής εξουσίας.

Στον 21ο αιώνα όμως, περισσότερη πρώτη ύλη σημαίνει περισσότερες δαπάνες, που ισοδυναμούν με λιγότερο κέρδος. Εκτός αυτού όμως, η αισθητική έχει αλλάξει. Τα πιο... αέρινα κτίρια είναι αυτά που τραβούν την προσοχή. Οι μίνιμαλ (αλλά όχι απλές) κατασκευές είναι αυτές που αναζητά κάθε νέος αρχιτέκτονας. Από την εποχή του μοντερνισμού και έπειτα, σπάνια θα δει κανείς κτίρια με μεγάλες καμπύλες, για παράδειγμα.

O Frei Otto, ένας από τους πιο σημαντικούς αρχιτέκτονες του 20ου αιώνα, μελέτησε την δομή των φυσικών υλικών και την εφάρμοσε πάνω στην αρχιτεκτονική του. Αυτό φαίνεται χαρακτηριστικά μέσα από τα κτίρια του. Γεωμετρικές επιφάνειες, συμμετρίες, λίγες και απαραίτητες καμπύλες όταν χρειάζεται και (πάνω από όλα) πανάλαφρη δομή.


Ενδεικτικότερο όλων, η οροφή του Ολυμπιακού Σταδίου στο Μόναχο, για τους Ολυμπιακούς Αγώνες του 1972. Μια εφελκυόμενη κατασκευή, η οποία δεν φέρει καθόλου θλίψη και κάμψη. Ελαφριά και συμμετρική σαν... κηρήθρα.


Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου