प्रकृति के पैटर्न के पीछे का विज्ञान

एक गिरगिट की पूंछ का कर्ल, एक पिनकोन के तराजू का सर्पिल और रेत के अनाज के हवा से बनाए गए तरंगों सभी में आंख को पकड़ने और मन को साज़िश करने की शक्ति है। जब चार्ल्स डार्विन ने पहली बार 1859 में प्राकृतिक चयन द्वारा विकास के सिद्धांत को प्रस्तावित किया, तो इसने विज्ञान के प्रति उत्साही लोगों को भूमि के जानवरों, हवा के पक्षियों और समुद्र के प्राणियों में देखे जाने वाले प्राकृतिक पैटर्न के कारणों को खोजने के लिए प्रोत्साहित किया। मोर की डुबकी, एक शार्क के धब्बे सभी को किसी न किसी अनुकूल उद्देश्य की सेवा करनी चाहिए, वे उत्सुकता से सर्मिपत हो गए।

फिर भी एक व्यक्ति ने यह सब "भागता हुआ उत्साह" के रूप में देखा, अंग्रेजी वैज्ञानिक और लेखक फिलिप बॉल ने अपनी नई पुस्तक, पैटर्न इन नेचर: व्हाट द नेचुरल वर्ल्ड लुक द वे इट्स लिखते हैं। स्कॉटिश प्राणी विज्ञानी डी 'आर्सी वेंटवर्थ थॉम्पसन को 1917 में अपने स्वयं के ग्रंथ को प्रकाशित करने के लिए धक्का दिया गया था, जिसमें बताया गया था कि यहां तक ​​कि प्रकृति की रचनात्मकता भौतिक और रासायनिक बलों द्वारा उत्पन्न कानूनों से विवश है। थॉम्पसन के विचारों ने डार्विन के सिद्धांत के साथ संघर्ष नहीं किया, लेकिन उन्होंने बताया कि अन्य कारक खेल में थे। जबकि प्राकृतिक चयन से समझा जा सकता है कि बाघ की धारियों के कारण - घास के मैदानों और जंगल में छाया के साथ मिश्रण करने की रणनीति - विकासशील ऊतकों के माध्यम से रसायनों को फैलाने का तरीका समझा सकता है कि वर्णक अंधेरे और प्रकाश के बैंड में कैसे समाप्त होता है, साथ ही साथ क्यों पैटर्न एक समुद्र एनीमोन पर फसल कर सकते हैं।

नेचर में पैटर्न में, बॉल वैज्ञानिक चिकित्सक और केमिस्ट के रूप में अपनी पृष्ठभूमि के साथ-साथ वैज्ञानिक पत्रिका नेचर के लिए एक संपादक के रूप में 20 से अधिक वर्षों के अनुभव को सहन करने के लिए लाता है। 1999 में प्रकाशित उनकी पहली पुस्तक ( द सेल्फ मेड टेपेस्ट्री ), और एक त्रयी, 2009 में प्रकाशित ( प्रकृति के पैटर्न: आकृतियाँ, प्रवाह, शाखाएँ ), प्राकृतिक पैटर्न के विषय की खोज करती है, लेकिन न तो उनके दृश्य जितने समृद्ध हैं।

प्रकृति में पैटर्न: क्यों प्राकृतिक दुनिया जिस तरह से देखती है

पुस्तक में ज्वलंत तस्वीरें महत्वपूर्ण हैं, बॉल बताते हैं, क्योंकि कुछ पैटर्न केवल पुनरावृत्ति के माध्यम से पूरी तरह से सराहना की जा सकती है। "यह तब होता है जब आप उनमें से कई को गौरवशाली विस्तार से देखते हैं कि आप यह महसूस करना शुरू करते हैं कि प्रकृति एक विषय कैसे लेती है और इसके साथ चलती है, " वे कहते हैं।

बॉल ऑफर की व्याख्या सरल और सुंदर है, जब वह बताता है कि जमीन का एक भिगोना पैच एक टूटे हुए परिदृश्य में कैसे सूख सकता है। "सतह पर सूखी परत अभी भी नीचे की नम परत के सापेक्ष सिकुड़ने की कोशिश करती है, और जमीन भर में तनाव से ग्रस्त हो जाती है, " वे लिखते हैं।

फिर भी वह वैज्ञानिकों और कलाकारों को समान रूप से पर्याप्त विस्तार प्रदान करता है। तेजस्वी तस्वीरों को मार्शल एडिशन में डिजाइनरों द्वारा क्यूरेट किया गया था, जो लंदन में क्वार्टो ग्रुप के एक प्रकाशक थे, जिन्होंने इस पुस्तक को शिकागो प्रेस विश्वविद्यालय को लाइसेंस दिया था।

बॉल ने अपनी किताब और प्रेरणाओं के बारे में स्मिथसोनियन डॉट कॉम से बात की।

वास्तव में एक पैटर्न क्या है?

मैंने इसे उद्देश्य से पुस्तक में थोड़ा अस्पष्ट छोड़ दिया, क्योंकि ऐसा लगता है जैसे हम इसे जानते हैं जब हम इसे देखते हैं। परंपरागत रूप से, हम पैटर्न के बारे में कुछ ऐसा सोचते हैं जो बस एक समान तरीके से अंतरिक्ष में बार-बार दोहराता है, वॉलपेपर पैटर्न की तरह। लेकिन कई पैटर्न जो हम प्रकृति में देखते हैं, वे काफी पसंद नहीं हैं। हमें लगता है कि उनके बारे में कुछ नियमित या कम से कम यादृच्छिक नहीं है, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि सभी तत्व समान हैं। मुझे लगता है कि इसका एक बहुत ही परिचित उदाहरण ज़ेबरा की धारियां होंगी। हर कोई इसे एक पैटर्न के रूप में पहचान सकता है, लेकिन कोई भी पट्टी किसी भी अन्य पट्टी की तरह नहीं है।

मुझे लगता है कि हम यह कहने के लिए एक मामला बना सकते हैं कि जो चीज पूरी तरह से यादृच्छिक नहीं है, उसमें एक तरह का पैटर्न है। उस प्रणाली में कुछ ऐसा होना चाहिए जिसने उसे उस शुद्ध यादृच्छिकता से या दूसरे चरम पर, शुद्ध एकरूपता से दूर खींच लिया हो।

आपने प्राकृतिक पैटर्न के बारे में एक किताब लिखने का फैसला क्यों किया?

सबसे पहले, यह प्रकृति में एक संपादक होने का एक परिणाम था। वहां, मुझे पत्रिका के माध्यम से और वैज्ञानिक साहित्य के माध्यम से इस विषय के बारे में अधिक काम आने लगा। मुझे क्या फायदा हुआ कि यह एक ऐसा विषय है जिसमें किसी भी प्रकार की प्राकृतिक अनुशासनात्मक सीमा नहीं है। इस प्रकार के प्रश्नों में रुचि रखने वाले लोग जीवविज्ञानी हो सकते हैं, गणितज्ञ हो सकते हैं, वे भौतिक विज्ञानी या रसायन शास्त्री हो सकते हैं। उसने मुझसे अपील की। मुझे हमेशा ऐसे विषय पसंद थे जो उन पारंपरिक सीमाओं का सम्मान नहीं करते।

लेकिन मुझे लगता है कि यह दृश्य भी था। पैटर्न सिर्फ इतना हड़ताली, सुंदर और उल्लेखनीय हैं।

फिर, उस पहलू को रेखांकित करना सवाल है: किसी भी तरह के खाका या डिजाइन के बिना प्रकृति इस तरह से एक साथ कैसे पैटर्न डालती है? जब हम पैटर्न बनाते हैं, तो यह इसलिए है क्योंकि हमने इसे इस तरह से प्लान किया है, तत्वों को जगह में रखते हुए। प्रकृति में, कोई योजनाकार नहीं है, लेकिन किसी भी तरह प्राकृतिक बलों को कुछ ऐसी चीजें लाने के लिए कहते हैं जो काफी सुंदर दिखती हैं।

क्या आपके पास प्रकृति में पाया गया पैटर्न का पसंदीदा उदाहरण है?

शायद सबसे परिचित में से एक लेकिन वास्तव में सबसे उल्लेखनीय में से एक हिमपात का एक खंड है। इन सभी का एक ही विषय है-यह छह गुना, षट्कोणीय समरूपता और फिर भी इन हिमखंडों के भीतर बस अनंत विविधता प्रतीत होती है। यह एक ऐसी सरल प्रक्रिया है जो उनके गठन में जाती है। यह आर्द्र वायु से निकलने वाला जल वाष्प है। इससे अधिक इसके लिए कुछ भी नहीं है, लेकिन किसी तरह यह इसे अविश्वसनीय रूप से जटिल, विस्तृत, सुंदर पैटर्न बनाता है।

एक और प्रणाली जिसे हम अलग-अलग स्थानों पर बार-बार काटते हुए पाते हैं, दोनों जीवित और निर्जीव दुनिया में, एक ऐसा पैटर्न है जिसे हम ट्यूरिंग संरचना कहते हैं। उनका नाम एलन ट्यूरिंग के नाम पर रखा गया, जो गणितज्ञ थे जिन्होंने गणना के सिद्धांत की नींव रखी। वह इस बात में बहुत दिलचस्पी रखते थे कि पैटर्न कैसे बनते हैं। विशेष रूप से, वह इस बात में दिलचस्पी रखते थे कि एक निषेचित अंडे में ऐसा कैसे होता है, जो मूल रूप से एक गोलाकार कोशिका है जो किसी तरह एक इंसान के रूप में जटिल हो जाता है क्योंकि यह बढ़ता है और विभाजित होता है।

ट्यूरिंग एक सिद्धांत के साथ आया था जो मूल रूप से एक स्पष्टीकरण था कि कैसे रसायनों का एक पूरा गुच्छा जो अंतरिक्ष में चारों ओर तैर रहे हैं, एक स्थान से दूसरे स्थान तक अंतर पैदा करने के लिए बातचीत कर सकते हैं। इस तरह, एक पैटर्न के बीज निकलेंगे। उन्होंने बहुत ही अमूर्त गणितीय शब्दों में उस प्रक्रिया को व्यक्त किया।

अब, ऐसा लगता है कि जानवरों की खाल पर बनने वाले पैटर्न के लिए ऐसा कुछ जिम्मेदार हो सकता है और कुछ पैटर्न हम कीड़े में भी देखते हैं। लेकिन यह कुछ अलग-अलग प्रणालियों में भी दिखाई देता है, रेत के टीलों और रेत के तरंगों में हवा के बाद रेत का प्रवाह होता है।

अपनी पुस्तक में, आप इस तथ्य का उल्लेख करते हैं कि विज्ञान और गणित ने इनमें से कुछ पैटर्न को पूरी तरह से स्पष्ट नहीं किया है। क्या आप एक उदाहरण दे सकते हैं?

हमने वास्तव में केवल यह समझा है कि 1980 के दशक के बाद से स्नोफ्लेक को इन शाखाओं के रूप में कैसे प्राप्त किया जाता है, भले ही लोगों ने कई सौ वर्षों तक उस प्रश्न के बारे में अध्ययन और विचार किया हो। फिर भी अब भी यह एक रहस्य है कि क्यों बर्फ के टुकड़े के प्रत्येक हाथ बहुत अधिक समान हो सकते हैं। यह लगभग ऐसा है जैसे एक हाथ दूसरों के साथ संवाद कर सकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे एक विशेष तरीके से बढ़ते हैं। यह अब भी आश्चर्य की बात है।

पैटर्न के नए रूपों को लगभग उतना ही तेजी से खोजा जा रहा है जितना हम स्पष्टीकरण पा सकते हैं। दुनिया के अर्ध-शुष्क क्षेत्रों में अजीब वनस्पति पैटर्न हैं जहां नंगे जमीन के पैच द्वारा अलग किए गए वनस्पति के पैच हैं। उन्हें भी लगता है कि उनके पीछे ट्यूरिंग जैसा कोई तंत्र है लेकिन यह समझ बहुत हाल ही में आई है।

आपको क्या उम्मीद है कि पाठकों को पुस्तक में क्या मिलेगा?

जब मैंने इस विषय को देखना शुरू किया, तो मुझे हर जगह पैटर्न दिखाई देने लगा। मुझे याद है कि जब मैं 1999 में अपनी पहली किताब लिखने के दौरान आधा था और मैं वेल्स में एक समुद्र तट पर था, मुझे अचानक एहसास हुआ कि हर जगह पैटर्न थे। बादलों और आकाश में अलग-अलग पैटर्न थे, समुद्र में लहर पैटर्न आदि थे। रेत के माध्यम से नीचे बहते पानी में, एक अलग तरह का पैटर्न था। यहां तक ​​कि चट्टानों खुद को पूरी तरह से यादृच्छिक नहीं थे।

तो, आप अपने चारों ओर पैटर्न देखना शुरू करते हैं। मुझे उम्मीद है कि लोगों को उनके साथ ऐसा हो रहा होगा कि वे सराहना करेंगे कि हमारे आस-पास कितनी संरचना है। उस में सिर्फ वैभव और आनंद है।