Araştırmacılar, bir gülün şeklinin çiçeğin büyürken “zorlanmasından” kaynaklandığını ortaya koydular. Bu keşif, mühendislerin robotlar ve elektronikler için kendi kendine şekil alan yeni malzemeler tasarlamasına ilham verebilir.
Sarah Wells
Çeviri: Sedef Çakır
GazeteBilim Yazı İşleri
Bir gül farklı bir şekle sahip olsa da aynı güzellikte kokar mıydı? Muhtemelen. Yine de gülün şekli, onun güzelliğinin ayrılmaz bir parçası ve bilim insanlarını cezbetmesinin nedenidir.
Büyüdükçe, gülün yaprakçıkları kendine has bir şekil alır. Her biri, uç kısımlarına “kusp” denilen sivri noktaları olan kıvrımlı bir kadeh formuna dönüşür. İlk bakışta bu yaprakçıklar, diğer çiçeklerin yapraklarından çok da farklı görünmeyebilir. Fakat, bilim insanları artık matematiksel açıdan gül yapraklarının, diğer çiçeklerin yapraklarından farklı bir şekle sahip olduğunu keşfetti.
Yeni araştırma ekibinin bir parçası olan fizikçi Eran Sharon, “Bir taç yaprağının şeklini nasıl oluşturduğunu kavramak için onun altında yatan matematiği anlamanız gerekir.” diyor.
Sharon ve ekip arkadaşları, 1 Mayıs’ta Science dergisinde bu konuya açıklık getirdi. Bir gülün şeklinin çiçeğin büyürken “zorlanmasından” kaynaklandığını ortaya koydular. Bu keşif, mühendislerin robotlar ve elektronikler için kendi kendine şekil alan yeni malzemeler tasarlamasına ilham verebilir.
Diğer çiçekler gibi değil
Çoğu katı yapıyı dış etkenler şekillendirir. Bir binayı düşünün. Mühendisler, inşaat sırasında destekler kullanmak ve beton gibi malzemeler eklemek zorundadır.
Çalışmanın ortak yazarlarından biri olan fizikçi Michael Moshe, “Bitkiler ise bunun aksine kendi kendine şekillenir. Fakat, bir bitkinin doğal olarak büyüme eğilimi, her zaman fizik kanunlarının izin verdiği şekilde olmaz.” diyor.
Bir bitkinin tercih ettiği şekilde büyümesine bir kuvvet engel olduğunda buna uyumsuzluk (incompatibility) adı verilir ve bu durum bitkiyi strese sokabilir.
Pek çok bitki, Gauss uyumsuzluğu olarak bilinen bir duruma sahiptir. Bu ad, onu keşfeden 19. yüzyıl matematikçisi Carl Friedrich Gauss’tan gelir. Bu uyumsuzluk, bitkinin farklı kısımlarının farklı hızlarda büyümesi sonucu ortaya çıkar. Örneğin, bir yaprağın kenarının merkezinden daha hızlı büyümesi gibi. Karanfil çiçeğinin taç yaprakları ve bazı tohum kapsülleri bu stresi, dalgalı bir kenar oluşturarak azaltır.
Geçmişte bilim insanları, gülün şeklinin de aynı şekilde ortaya çıktığını varsayıyordu. Fakat gül taç yapraklarının uçlarındaki keskin çıkıntılar, karanfillerin düzgün dalgalarından oldukça farklı görünür. Bu sebeple Sharon, Moshe ve çalışma arkadaşları işin içinde başka bir geometrinin olabileceğinden şüphelendi.
“Gül yapraklarının küçük parçalarını kesip onların serbest hâlindeki şekline baktığınızda, aslında hangi şekilde olmak istediklerini anlayabilirsiniz. Bunu yaptığımızda Gauss’un gereklilikleri karşılanmıştı. Yani, gül yapraklarının tercih ettiği büyüme modeli, Gauss uyumsuzluğu görülen bitkilerdeki türden streslere yol açmıyordu.” diye açıklıyor Sharon.
Peki, bir gül yaprağının ikonik şeklini ne oluşturuyor?
Dur ve gülleri incele
Bu gizemi çözmek için ekip birkaç deney yaptı. Gerçek gül yapraklarını, plastik kopyalarını ve yaprakların bilgisayar modellerini incelediler. Gülün şeklini daha iyi açıklayan farklı bir uyumsuzluk türü keşfettiler. Buna MCP (Mainardi-Codazzi-Peterson) uyumsuzluğu adı veriliyor.
Gauss tipinden farklı olarak, bu tür esas olarak bir şeklin eğriliğine bağlıdır. Bir gül yaprağı yüzeyi boyunca düzgün bir eğriyi koruyamaz. Bunun sonucunda, gülde büyüyen bir yaprak, yırtılma ya da kıvrılma olmadan düzgün bir şekli sürdüremez. Bu MCP uyumsuzluğu çok belirli stres noktalarına sebebiyet verir.
Gül yapraklarında bu stres, sivri çıkıntılar (uç kıvrımlar) şeklinde keskin katlanmalar oluşturarak ortaya çıkar.
Bunu doğrulamak için araştırmacılar, bu uyumsuzluğu içeren yaprak kopyaları tasarladı. Bu kopyalar, gerçek gül yapraklarının tam şeklini aldı. “Bu, MCP’nin şekli açıklamak için tamamen yeterli olduğunu kanıtladı.” diyor Sharon.
“Bu, fiziğin ve geometrinin canlı dokular hakkında nasıl içgörü sağlayabileceğine dair güzel bir örnek.” diye ekliyor Suraj Shankar. Kendisi çalışmaya katılmadı. Ancak, Ann Arbor’daki Michigan Üniversitesinde fizik üzerine çalışıyor.
Yeni çalışma, canlıları anlamanın ötesinde de kullanım alanları olabileceğini gözler önüne seriyor. Güllerin kendi kendine şekil alma özellikleri, yumuşak robotlar ve esnek elektronikler için malzemelere ilham verebilir.
Massachusetts Amherst Üniversitesinden fizikçi Benny Davidovitch, “Tam olarak hangi uygulamaların ortaya çıkacağını tahmin etmek zor. Bu çalışmanın estetik değerinin ötesinde. Gerçek dünya uygulamaları olması da çok muhtemel.” diyor.
Moshe ise “Günün sonunda bu çalışma, geometrinin ne kadar ilginç olabileceğini de gösteriyor. Ve onun en beklenmedik yerlerde karşımıza çıkabileceğini. Bence geometri ilgi çekici çünkü sorular sezgiseldir. Ama çoğu zaman sonuçlar şaşırtıcı ve güzeldir.” diyor.
Kaynakça: Physics explains how rose petals get their iconic shape
Son Erişim Tarihi: 01/10/2025
