Физики разработали формулу, описывающую форму яблока, и проверили ее на практике.

Новости МирТесен

В проведении этого научного труда поддержали концепция сингулярностей, систематический сбор и оценка урожайности, а также опыты с полимерным гелем-гидрогелем.

Форма яблока — одна из наиболее узнаваемых в мире, и она достаточно проста: это почти сфера, если не учитывать характерную впадину в верхней части, где располагается плодоножка. Как формируется такая форма? Этот вопрос заинтересовал группу физиков и математиков из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона. Результаты своих наблюдений ученые опубликовали в журнале Nature Physics.

В июне 2018 года исследовательская группа приступила к сбору яблок, находящихся на разных стадиях развития, на территории фруктового сада Кембриджского университета. Для анализа каждое яблоко разрезали вдоль, отмечая форму изгиба вокруг плодоножки. В результате ученые получили информацию об изменении формы плода яблони в процессе роста: было установлено, что углубление формируется постепенно и практически не заметно у яблок диаметром менее 1,5 сантиметра.

Авторы исследования использовали теорию особенностей (сингулярностей) для математического моделирования этих фактов. Этот подход применим к широкому спектру явлений, включая поведение черных дыр и образование световых узоров на дне бассейна. С его помощью ученые разработали формулу универсальной кривой, описывающей форму выемки, которая хорошо соответствует результатам, полученным при изучении реальных яблок.

После этого исследователи приступили к изучению физиологических аспектов формирования углубления. Полученные данные продемонстрировали, что развитие плода подавлено в районе плодоножки и центральной части. Компьютерное моделирование наряду с экспериментами при помощи набухающего геля подтвердили: неравномерность темпов роста различных сегментов фрукта обуславливает появление углубления. Помимо этого, было установлено, что нарушение механического равновесия способно вызывать образование нескольких изгибов вблизи плодоножки.

В перспективе ученые намерены определить молекулярные и клеточные процессы, лежащие в основе этой биологической особенности.