فروشگاه کانواس (بوم مدل کسبوکار) آرباکو

چکیده

محققان یک فرمول ریاضی جهانی را کشف کرده‌اند که می‌تواند تخم هر پرنده موجود در طبیعت را رسم کند (که یک گام مهمی در درک نه‌تنها شکل خود تخم بلکه چگونگی و دلیل پدیدارشدن آن به شمار می‌رود)، لذا کاربردهای تکنولوژیکی و بیولوژیکی گسترده‌ای را به وجود می‌آورد.

موضوع اصلی

محققان دانشگاه کنت، مؤسسه تحقیقاتی ویتامارکت و درمان محیط (the Research Institute for Environment Treatment and Vita-Market Ltd)، یک فرمول ریاضی جهانی را کشف کرده‌اند که می‌تواند تخم هر پرنده موجود در طبیعت را ترسیم کند، شاهکاری که تا کنون ناموفق بوده است.

مدت‌ها است که شکل تخم‌مرغی توجه ریاضی‌دانان، مهندسان و زیست‌شناسان را از نظر تحلیلی به خود جذب کرده است. این شکل به‌خاطر تکاملش زیاد موردتوجه بوده است به‌طوری‌که در جوجه‌آوری برای یک جنین به‌اندازه کافی بزرگ بوده و در خروج از آن به بهترین نحو برای بدن به‌اندازه کافی کوچک بوده، در زمان تخم گذاردن چرخانده نشده، برای تحمل وزن پرنده از نظر ساختاری به‌اندازه کافی مستحکم بوده و در بسیاری از گونه‌ها شروع یک زندگی می‌باشد. این تخم "شکل کامل" نامیده شده است.

در تجزیه‌وتحلیل شکل تمام تخم‌ها، از چهار شکل هندسی یعنی کروی، بیضوی، تخم‌مرغی و گلابی شکل (مخروطی) با یک فرمول ریاضی که هنوز شکل گلابی از آن ریشه می‌گیرد، استفاده شده است.

برای اصلاح این قضیه، محققان یک تابع اضافی به فرمول تخم‌مرغی وارد کردند تا یک مدل ریاضی را ایجاد کنند، این مدل مطابق با یک‌شکل هندسی کاملاً جدیدی است که به‌عنوان آخرین مرحله در تکامل شکل کروی - بیضوی مشخص می‌گردد، به‌طوری‌که برای شکل هندسی هر تخم‌مرغی کاربردی می‌باشد.

این فرمول ریاضی جهانی جدید برای شکل تخم بر اساس چهار پارامتر می‌باشد: طول تخم، حداکثر عرض (پهنا)، تغییر مکان محور عمودی و قطر در یک‌چهارم طول تخم.

این فرمول جهانی مجهول طویل، گام مهمی را برداشته است تا نه‌تنها شکل خود تخم را بلکه چگونگی و دلیل پدیداری آن را نیز درک نماییم، بنابراین کاربردهای تکنولوژیکی و بیولوژیکی را امکان‌پذیر می‌نماید.

ترسیم و توصیف ریاضیاتی شکل اصلی تمامی تخم‌ها در حال حاضر کاربردهایی را در تحقیقات غذایی، مهندسی مکانیک، کشاورزی، علوم زیستی، معماری، و هوانوردی پیدا نموده‌اند. به‌عنوان‌مثال این فرمول می‌تواند در ساخت مهندسی لوله‌های دیواره نازک تخم‌مرغی شکل بکار برود که باید قوی‌تر از انواع کروی آن باشد.

این فرمول جدید یک پیشرفت و کشف غیرمنتظره مهمی با کاربردهای گوناگونی مانند زیر می‌باشد:

1- توصیف علمی متعلق به یک موضوع بیولوژیکی حالا که یک تخم می‌تواند از طریق فرمول ریاضی توصیف شود، کار در زمینه‌های سیستماتیک بیولوژیکی، بهینه‌سازی پارامترهای تکنولوژیکی، جوجه‌کشی تخم و انتخاب طیور بسیار ساده خواهد شد.

2- تعیین ساده و صحیح مشخصه‌های فیزیکی یک موضوع بیولوژیکی خواص بیرونی یک تخم برای محققان و مهندسینی حیاتی به شمار می‌رود که تکنولوژی‌هایی را برای جوجه‌کشی، فرآوری، نگهداری و مرتب کردن تخم‌ها گسترش می‌دهند. فرایند شناسایی ساده‌ای لازم است که از حجم، مساحت سطحی، شعاع منحنی و دیگر شاخص‌هایی که خطوط و انحناءهای تخم را بیان می‌کند، استفاده می‌شود که این فرمول همه این موارد را در خود گنجانده است.

3- مهندسی با الهام از بیولوژی آینده تخم یک سیستم بیولوژیکی طبیعی است که برای طراحی سیستم‌های مهندسی و پیشرفته‌ترین تکنولوژی‌های روز دنیا مطالعه شده است. شکل هندسی تخم‌مرغی در معماری مانند پشت‌بام سیتی هال لندن (London City Hall) ، Gherkin و ساختمان مورد قبول واقع می‌شود به‌طوری‌که می‌تواند بیشترین بارها را با مصرف کمترین مصالح تحمل نماید، با اینکه این فرمول می‌تواند اکنون به‌راحتی بکار برده شود.

استاد ژنتیک دانشگاه کنت و PIدر این تحقیق، دارن گریفین (Darren Griffin) گفت: "فرایندهای تکاملی بیولوژیکی مثل تشکیل تخم به‌خاطر اینکه ازنظر ریاضیاتی به‌عنوان اصلی برای تحقیق در بیولوژی تکاملی توصیف می‌شود، باید مورد بررسی واقع شود، همان‌طوری که در این فرمول نیز اثبات شده است. این فرمول جهانی می‌تواند در نظام‌های بنیادین مخصوصاً صنعت طیور، صنایع غذایی بکار برده شود و انگیزه بررسی‌های بیشتری باشد، بررسی‌هایی که از تخم‌مرغ به‌عنوان یک موضوع تحقیقاتی الهام می‌گیرند."

محقق بازدیدکننده دانشگاه کنت، دکتر میکائیل رومانوو (Dr Michael Romanov) گفت: "این معادله ریاضی درک و فهم ما را از یک هارمونی فلسفی معین بین ریاضیات و زیست‌شناسی مورد تاکید قرار می‌دهد و از آن دو یعنی ریاضیات و زیست‌شناسی، یک مسیری به سمت فهم بیشتر ما از جهان ایجاد می‌گردد تا به‌راحتی شکل یک تخم را درک نماییم."

محقق بازدیدکننده سابق در دانشگاه کنت، دکتر والریای ناروشین (Dr Valeriy Narushin) گفت: "ما برای درک کاربرد این فرمول در صنایع، از هنر گرفته تا تکنولوژی، از معماری گرفته تا کشاورزی، فقط به جلو می‌اندیشیم. این کشف یا پیشرفت غیرمنتظره معلوم می‌کند که چرا چنین تحقیقات کمک‌کننده‌ای از نظام‌های جداگانه الزامی می‌باشد."

مقاله "تخم‌مرغ و ریاضی: معرفی یک فرمول جهانی برای شکل تخم‌مرغ (Egg and math: introducing auniversal formula for egg shape)" در سالنامه‌های آکادمی علوم نیویورک (Annals of the New York Academy of Sciences) منتشر می‌شود (والریلی ج. ناروشین (Valeriy G. Narushin)، مؤسسه تحقیقات ویتا مارکت و درمان محیط (Research Institute for Environment Treatment and Vita-Market Ltd) در اوکراین؛ دکتر میکائیل ن. رومانو (Dr Michael N. Romanov)، دانشگاه کنت؛ استاد دارن ک. گریفین (Professor Darren K. Griffin) ، دانشگاه کنت).

منبع موضوع:

مواد و موضوعات توسط دانشگاه کنت (University of Kent) تهیه شدند. مقاله اصلی توسط سام وود (Sam Wood) نوشته شده است.

نکته: محتوا ممکن است از نظر سبک نگارشی و طول مطلب، ویرایش شده باشد.

ژورنال مرجع:

والریلی ج. ناروشین (Valeriy G. Narushin)، میکائیل ن. رومانو (Michael N. Romanov)، دارن ک. گریفین (Darren K. Griffin).

تخم‌مرغ و ریاضیات: معرفی یک فرمول جهانی برای شکل تخم‌مرغ

Egg and math: introducing a universal formula for egg shape

سالنامه‌های آکادمی علوم نیویورک، 2021؛ DOI: 10.1111/nyas.14680