Закручивающиеся края роз — это не что иное, как результат геометрического эффекта «несовместимости Майнарди-Кодацци-Петерсона».
Несовместимость Майнарди — Кодацци — Петерсона — геометрическая нестабильность, когда поверхность, изначально имеющая плоскую геометрию, вынуждена принять криволинейную форму без растяжения материала.
На протяжении веков художники, поэты и другие творцы воспевали уникальные формы цветков роз в картинах и стихах, но наука, стоящая за столь причудливой и изящной архитектуры лепестков, оставалась тайной. До сих пор.
Приблизиться к отгадке смогла исследовательская группа из Еврейского университета в Иерусалиме. Для этого физики сначала проследили за ростом нескольких цветков роз сорта Red Baccara («Красная Баккара») и заметили четкую закономерность: более молодые и меньшие по размерам лепестки имели гладкие края, а лепестки больших и старых цветов приняли форму многоугольника с выраженными острыми точками.
Затем, чтобы выяснить, почему так происходит, ученые вырезали узкие полоски из разных частей лепестков: вдоль края и от центра к краю. В первом случае они оставались плоскими, а во втором — изгибались вниз. Следовательно, лепестки розы растут с искривлением только в радиальном направлении (от центра к краю), а не по кругу — это происходит потому, что материал физически не может находиться в предпочтительном для него состоянии без деформации.
«Форма большинства цветов определяется несовместимостью Гаусса (создающей внутренний механический стресс в тканях растения и, как следствие, внутренние волны). Но характерная форма роз возникает из-за другого типа геометрической несовместимости»
Дополнительно исследователи решили создать упрощенные модели лепестков роз в форме дисков при помощи компьютерного моделирования и физических экспериментов с применением биоразлагаемого пластика. Эти модели были разработаны с учетом тех же закономерностей роста, что характерны для настоящих роз, и по итогу ученым чего удалось воспроизвести переход от гладких краев к заостренным кончикам.
В ходе эксперимента физики аккуратно перемещали только что образовавшуюся точку на молодом лепестке в другое место вдоль края и позволяли цветку продолжить расти. В исходном месте лепесток рос нормально, с закругленным краем, а в новом месте появился вогнутый край. Это доказывает, что сама точка влияет на рост ткани.
Израильские ученые подчеркнули, что их открытие может помочь в создании новых тонких материалов и структур, способных изменять свою форму без внешнего воздействия.
