Что общего между медузой, кошкой, змеей и космонавтом?
Ученые обнаружили общий алгоритм движения у многих живых существ: от одноклеточных организмов до рыб и млекопитающих, которые перемещаются, лишь меняя свою форму. Как это работает и при чем тут коньки и невесомость.
В мире много существ, которые перемещаются, лишь меняя свою форму. Самый простой пример — одноклеточный организм. У него нет ни ног, ни крыльев, при этом он двигается, говорит руководитель исследования профессор Питер Шредер.
Изображение: Creative Commons
«Как только вы осознаете этот базовый принцип, поймете, что многие существа двигаются, меняя форму. Змея совершает волнообразные движения, но все же умудряется ползти вперед. Астронавты могут поворачиваться в условиях невесомости, выполняя танцевальные движения, которые позволяют им перемещаться без необходимости отталкиваться от поверхности», — приводит примеры Питер Шредер.
По его словам, такое движение объясняется принципом наименьшего сопротивления, ведь природа всегда стремится к максимальной эффективности. Например, человек на коньках хорошо скользит по льду вперед и назад, но плохо в сторону. Поэтому, чтобы сдвинуться с места, нужно развести ноги в стороны — лезвию конька проще преодолевать сопротивление поверхности при движении вперед, нежели вбок.
Тот же принцип работает, когда змея извивается на песчаных барханах, когда медуза или скат плывут в морских глубинах. Даже кошка, которая срывается с ветки и приземляется на лапы, сама того не ведая, подчиняется тому же закону.
При помощи математических алгоритмов ученые смоделировали разные виды движения, основанные на принципе энергоэффективности. Животных схематично представили в виде наборов гибких узлов, соединенных жесткими стержнями. Полученные схемы движения были удивительно похожи на реальные прототипы.
«В этом есть своя математическая красота! Когда у нас есть очень простой принцип, который может объяснить многие вещи сразу», — восхищается профессор.
