Các nhà nghiên cứu tìm ra công thức toán học chung để mô tả mọi quả trứng chim có trong tự nhiên

Toán học vẽ nên thế giới quanh ta, và chỉ một số ít cá nhân mới có thể nhìn thấy con số trong những đường cọ của Tự nhiên.

Các nhà nghiên cứu tới từ Trường Khoa Sinh học, trực thuộc Viện nghiên cứu Điều dưỡng Môi trường Ukraine vừa khám phá ra công thức toán học chung có thể được dùng để mô tả mọi quả trứng chim tồn tại trong tự nhiên. Đây là thành tựu chưa từng đạt được trước đây, và giá trị nghiên cứu của nó đáng tôn vinh hơn bạn tưởng nhiều.

Nhìn từ khía cạnh phân tích chuyên sâu, hình trứng đã lôi cuốn những bộ não đam mê toán học, những kỹ sư và nhà sinh học hàng đầu. Hình dạng này được cho là đỉnh cao của tiến hóa, khi nó vừa đủ lớn để nuôi dưỡng một bào thai, lại đủ nhỏ để thoát ra khỏi cơ thể con vật một cách hiệu quả nhất, chúng không quá tròn để tự do lăn mất khi chạm đất, cấu trúc lại đủ cứng cáp để chịu va đập ở mức vừa phải. Tính từ thời khủng long tới giờ, có tới hơn 10.500 loài sử dụng trứng làm phương pháp duy trì nòi giống.

Quả trứng, thứ tất cả chúng ta đều quen thuộc, được tôn vinh là thứ sở hữu hình dáng “hoàn hảo”.

Các nhà nghiên cứu tìm ra công thức toán học chung để mô tả mọi quả trứng chim có trong tự nhiên - Ảnh 1.

Việc phân tích mọi hình trứng sẽ ứng dụng 4 khái niệm hình học: mặt cầu (sphere), hình elipxoit (ellipsoid), hình trứng (ovoid) và hình quả lê (pyriform); trong số này, ta vẫn chưa có công thức toán học cho hình quả lê.

Để thêm công thức cho đủ, các nhà nghiên cứu đưa thêm một hàm mới vào trong công thức tính hình trứng (ovoid), phát triển nó thành một mô hình toán học mô tả mọi vật thể mang hình trứng. Một công thức "thống trị mọi hình trứng".

Công thức mới cấu thành từ 4 tham số: chiều dài quả trứng (L), chiều ngang tối đa (B), sự thay đổi của trục đứng trong hình trứng (w), cuối cùng là đường kính quả trứng được đo ở điểm mà tại đó, chiều dài của quả trứng tính từ đầu nhỏ hơn mới đạt một phần tư (D).

Các nhà nghiên cứu tìm ra công thức toán học chung để mô tả mọi quả trứng chim có trong tự nhiên - Ảnh 2.

Công thức tính đường cong của hình trứng.

Các nhà nghiên cứu tìm ra công thức toán học chung để mô tả mọi quả trứng chim có trong tự nhiên - Ảnh 3.

Công thức mô tả một hình trứng dạng quả lê, với ba đại lượng L, B và w giống với công thức tính đường cong hình trứng.

Các nhà nghiên cứu tìm ra công thức toán học chung để mô tả mọi quả trứng chim có trong tự nhiên - Ảnh 4.

Công thức mô tả được mọi hình trứng chim trong tự nhiên, với D là đường kính quả trứng được đo ở điểm mà tại đó, chiều dài của quả trứng tính từ đầu nhỏ hơn mới đạt một phần tư.

Công thức được mong chờ bấy lâu là một trong những đột phá lớn, giúp các nhà nghiên cứu một bước gần hơn tới hiểu biết về hình trứng, bên cạnh đó giúp ta hình dung ra cách hình trứng tiến hóa và trở thành “quy chuẩn” cho vô số loài vật.

Ngành nghiên cứu thực phẩm, cơ khí, nông nghiệp, khoa sinh học, kiến trúc và hàng không đều đã ứng dụng thành công những mô tả toán học của hình trứng cơ bản. Ví dụ, công thức mô tả hình trứng được dùng trong kiến trúc có thể giúp tạo hình bức tường mỏng giống với dạng vỏ trứng, giúp bức tường chịu lực tốt hơn.

Công thức mới là một đột phá lớn của khoa học và sẽ ứng dụng được vào những khía cạnh sau:

Mô tả thành công công thức toán học của một vật thể sinh học.

Khi mô tả được quả trứng thông qua công thức toán học, những nghiên cứu về hệ thống sinh học, tối ưu các giới hạn công nghệ, hoàn thiện hóa máy ấp trứng và việc lựa giống gia cầm sẽ đơn giản hơn nhiều.

Định rõ một cách chính xác, đơn giản về vẻ ngoài của một vật thể sinh học.

Cấu trúc bên ngoài của một quả trứng là một thành tố không thể thiếu trong hoạt động ấp, xử lý, lưu trữ và chọn lọc trứng. Công thức mới sẽ cho chúng ta một cách định dạng trứng, thông qua thể tích, diện tích bề mặt hay độ cong của vỏ dễ dàng hơn.

Vật thể sinh học truyền cảm hứng cho những công trình tương lai.

Những hệ thống kỹ thuật, những công nghệ tối tân nhất có thể hưởng lợi từ hình trứng. Những mái vòm, những cấu trúc có hình trứng sẽ có thể tải được khối lượng khổng lồ với lượng vật liệu tối thiểu. Ứng dụng công thức mới, các kiến trúc sư có thể dễ dàng tính ra cách dựng công trình sao cho hiệu quả.

Các nhà nghiên cứu tìm ra công thức toán học chung để mô tả mọi quả trứng chim có trong tự nhiên - Ảnh 5.

Tòa tháp Gherkin tại London, mang trong mình những đường cong và khả năng chịu lực tựa vỏ trứng.

Quá trình tiến hóa sinh học, đơn cử như việc hình thành quả trứng, cần phải được phân tích để luận ra một mô tả toán học, sẽ được dùng như thành tố cơ bản trong sinh học tiến hóa, như đã mô tả trong công thức này.

Công thức chung này có thể được áp dụng vào những yếu tố cơ bản, nhất là trong ngành thực phẩm hay ngành công nghiệp chăn nuôi gia cầm, và nó sẽ là động cơ thúc đẩy những nghiên cứu tương tự sử dụng trứng làm trọng tâm”, một trong những tác giả chính của báo cáo, giáo sư ngành di truyền học Darren Griffin nhận định.

Tham khảo Kent.ac.uk, Research Gate, Medium