Теория сингулярностей, систематическое собирание и измерение урожая, а также эксперименты с набухающим гелем оказали исследователям помощь в данном вопросе.
Форма яблока — одна из самых узнаваемых в мире, простая: почти шар с характерной выемкой сверху, где крепится ножка. Как же она образуется? Группа физиков и математиков из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона изучила этот вопрос. Ученые представили результаты своих наблюдений… опубликовали в журнале Nature Physics.
Группа исследователей в июне 2018 года собрала яблоки разных размеров во фруктовом саду Кембриджского университета. Каждое яблоко разрезали пополам, фиксируя форму искривления вокруг плодоножки. В результате учёные получили данные о том, как форма плода изменяется со временем: выемка образуется постепенно и почти незаметна у яблок диаметром менее 1,5 сантиметров.
Для математического описания наблюдений авторы исследования применили теорию особенностей (или сингулярностей), которая применима к широкому спектру явлений — от поведения черных дыр до образования световых узоров на дне бассейна. С ее помощью ученые разработали формулу универсальной кривой для формы выемки, которая хорошо согласуется с данными о реальных яблоках.
Ученые изучили механизм образования выемки на яблоке. Наблюдения показали, что плод растет во всех частях, кроме области вокруг ножки и внутренней сердцевины. Численное моделирование и эксперименты с гелем подтвердили, что разная скорость роста разных частей яблока приводит к образованию выемки. Также установлено, что механическая нестабильность может вызывать появление нескольких перегибов в районе ножки.
Ученые собираются изучить молекулярные и клеточные процессы, приводящие к этой биологической сингулярности.