Дизайн природы

Математика как язык науки: дизайн природы

Настоящая краткая заметка обращает внимание читателя на возможности математики при описании эволюции и поведения сложных систем реального мира.

Математика любит простоту и однотипность объектов исследования. Это известное проистекающее из веков утверждение блестяще сформулировано Анри Пуанкаре. Такой подход для описания явлений природы с успехом использовался в термодинамике Дж.У. Гиббса, методы которой были распространены для изучения природных иерархических систем. Это привело к появлению иерархической термодинамики и созданию термодинамической теории зарождения жизни, ее эволюции и старения живых существ. Более того развитие представлений о простоте и однотипности природных объектов способствовало созданию методов математического моделирования эволюции, развития и поведения многих сложных систем. Здесь, прежде всего, необходимо отметить успехи фрактальной геометрии Бенуа Мандельброта (Benoît Mandelbrot), который нашел пути представления сложных природных систем (в том числе биологических) в виде самоподобных, то есть однотипных, моделей путем использования метода интераци. Последнее означало большой успех компьютерной графики для нахождения «некого порядка в хаосе» и выявлению дизайна природы. Таким образом, дизайн природы может проявляться не только через иерархическую термодинамику, но и, в определенной форме, - через фрактальную геометрию. Развитию представлений о реальном мире также способствовали представления Адриана Бежана (Adrian Bejan) в его “the constructal theory”, которая, впрочем, также стала опираться на термодинамику Дж.У. Гиббса.

Таким образом, математика оказала неоценимую услугу, как физическому, так и математическому моделированию при изучении природы. Представление о мире в картинках стало успешно преобразовываться в физически обоснованные модели.

Ниже представлены учебно-образовательные презентации, которые, по мнению автора, служат хорошим введением в область исследования:

Дизайн и термодинамика

https://www.researchgate.net/…/303811357_Dizajn_i_termodina…

Бенуа Мандельброт: Фракталы и искусство изломанности

https://www.youtube.com/watch?v=nVDrdGkLP9c 

Фракталы. Поиски новых размерностей

https://www.youtube.com/watch?v=Yke32Oavr1I&feature=share