Denizanası, Kedi, Yılan ve Astronotun Ortak Noktası Nedir?
California Teknoloji Enstitüsü’ndeki bilim insanları tarafından yönetilen uluslararası bir matematikçi ekibi, bütün bir doğal hareketler sınıfını tanımlayan tek bir algoritma keşfetmeyi başardığını bildirdi.
Bunlar, bir cismin şeklindeki değişikliklerin neden olduğu hareketlerdir. En az dağılma ilkesine uyarlar. Denizanaları okyanusta, yılanlar çölde, kediler düşerken ve astronotlar ağırlıksız ortamda bu şekilde hareket eder.
Peter Schroeder: “Çok basit bir ilkenin bir dizi şeyi aynı anda açıklayabilmesinde matematiksel bir güzellik vardır.” diyor.
Hayvanlar âleminde yürüyerek, koşarak ya da tırmanarak değil, sadece vücutlarının şeklini değiştirerek hareket edebilen canlılar vardır. Yılanlar sürünürken, vatozlar yüzerken ve hatta kediler düştüklerinde patilerinin üzerine inmek için eğilirken bu tür hareketlere rastlanır.
Düşen bir kedi ile kıvrılan bir yılan arasında çok fazla ortak nokta yok gibi görünse de, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nden Peter Schroeder liderliğindeki bir araştırma ekibi, tüm bu hareket türlerini tanımlayan tek bir algoritma keşfedebildiklerini bildirdi.
Hareket ilkesi
Schroeder, “Şekillerini değiştirerek hareket eden pek çok organizma türü var” diyor. “Klasik örnek tek hücreli organizmalardır. Nasıl hareket ediyor? Bacakları yoktur. Kanatları yok. Yapabildiği tek şey şeklini değiştirmektir.
Bunu fark ettiğinizde, bu şekilde hareket eden pek çok canlı olduğunu göreceksiniz. Yılan yana doğru dalgalı bir hareket yapar ve yine de ileriye doğru hareket etmeyi başarır. Bir astronot ağırlıksız ortamda dönerek, yüzey tarafından desteklenmeden hareket etmesini sağlayan dans benzeri bir hareket yapar.”
Schroeder’e göre tüm bu hareket türleri, doğal sistemlerin her zaman potansiyel enerjiyi mümkün olduğunca verimli bir şekilde kinetik enerjiye dönüştürmeye çalıştığı bir kavram olan en az dağılma ilkesi ile açıklanabilir. Bilim insanı buna örnek olarak bir patenciyi gösteriyor. Patenler kolayca (minimum enerji girdisiyle) ileri veya geri kayar ve yanlara kayması zordur.
Bir patenci ileriye doğru hareket etmek isterse, pateni vücudunun merkez çizgisinden uzağa doğru iter. Paten zorlukla yana doğru kayarken, bu hareket enerjik olarak daha verimli olduğu için paten (ve üzerindeki kişi) ileriye doğru hareket edecektir. Patenci, paten ve buzdan oluşan sistem, en az enerjiyi kullandığı için ileri doğru hareketi ayarlar.
Aynı prensip, bir yılan kumlu çöl toprağında kıvrılarak ilerlerken de geçerlidir. Uzun ve ince olan yılan, yana doğru kaymaktan çok daha kolay bir şekilde öne ve arkaya doğru kayar. Yılanın vücudu dalga benzeri bir hareketle bir yandan diğer yana kaydığı için, yılan bunu yaparken ileri doğru hareket etmiyorsa, enerjinin çoğu sürtünme nedeniyle kaybolacaktır. İleriye doğru hareket ederken daha az sürtünme olduğundan, sistem bunu tercih eder.
Bir hareket modeli
Tüm bu hareket türleri, en az dağılma ilkesi kullanılarak bilgisayarlarda modellendi. Hayvanlar sert çubuklarla birbirine bağlanmış esnek düğüm kümeleri olarak görselleştirildi ve araştırmacıların simüle edilmiş alanda nasıl hareket ettiklerini incelemelerine ve modelleri gerçek verilerle karşılaştırmalarına olanak sağladı.
En az dağılma ilkesinin (ve diğer matematiğin) rehberliğinde, bu hayvan modelleri gerçekte gözlemlenenlere oldukça benzer hareketler sergiledi.
Schroeder, “Farklı hareket türlerinin tamamını kontrol etmek için oldukça basit bir ilke tanımlayabilmeniz dikkat çekici” diyor. “Yüzde 100 doğru değil, ancak gerçek hayatta gözlemlenen hareketle dikkate değer bir uyum gösteriyor, bu da doğada olanların önemli yönlerini yansıttığını gösteriyor.”
Schroeder “Çok basit bir ilkenin bir dizi şeyi aynı anda açıklayabilmesinde belli bir matematiksel güzellik var. Beni sabahları kaldıran da bu.” diyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Denizanası, Kedi, Yılan ve Astronotun Ortak Noktası Nedir?
Denizanası, Kedi, Yılan ve Astronotun Ortak Noktası Nedir?