Patronen in organische structuren

In de natuur komen verschillende soorten symmetrie voor.

Ons menselijk lichaam volgt een 2-zijdige symmetrie, tenzij een asymmetrische functie van toepassing is (bv. ons het hart).

De spons op de foto (zie de doorsnede) volgt een 3-zijdige symmetrie: rond een centrale as wordt eenzelfde bouwpatroon 3 keer toegepast.

Bij de zeester wordt het bouwplan van een poot 5 maal herhaald, resulterend in een 5-zijdige symmetrie.

Veel levende organismen herhalen structuren van zichzelf in een spiraalvorm: de zaden van een zonnebloem zijn geordend volgens een spiraalpatroon, de vorm van schelpen, de rangschikking van zaadlobben in dennenappels, de horens van een geit, ...

Doorsnede van een slakkenhuis.

In tegenstelling tot de Nautilus voldoet de spiraalvorm van de gefossiliseerde kamers van deze uitgestorven ammonietsoort niet aan de gulden snede.

Het hoofdstuk 'De huid van water' uit het boek 'Arabische nachten' vertelt over Euclides (300 BC), die de Egyptenaren onderwees in de geometrische kunsten.

Euclides raakte geïnspireerd door zijn bewondering voor de geometrische vorm van de bijencellen.

De Griekse wiskundige Pappus van Alexandrië (300 AD) vertelt over bijen die slechts drie mogelijkheden hebben om identieke cellen zonder tussenruimtes te creëren met perfecte veelhoekige doorsnedes: vierkanten, driehoeken en zeshoeken.

Dixit Pappus: 'Van deze kozen de bijen wijselijk voor de structuur met de meeste hoeken, omdat die meer honing kan bevatten dan de andere twee’.

'De bijen hebben dus,' concludeerde Pappus, ‘een zeker vermogen om geometrisch vooruit te denken’.

Philo (2^de eeuw BC) beschrijft in zijn manuscript een zuigerpomp, ontworpen door Ctesibius (3^de eeuw BC). Als circa 300 jaar later Hero (1^ste eeuw AC) hetzelfde pompsysteem beschrijft, zien we verschillende technische verbeteringen, waaronder:

1. de zuigers van de pomp bevinden zich nu in 1 reservoir, in plaats van in 2 aparte reservoirs
2. de 2 zuigers gebruiken een gemeenschappelijke buis om het water naar de verhoogde tank te pompen

Het initieel ontwerp beschreven door Philo lijkt meer op twee aparte pompen met elk één cilinder in plaats van een enkele pomp met twee cilinders.

Een mogelijke verklaring zou kunnen zijn dat Ctesibius zijn ontwerp baseerde op het pompsysteem van het hart van een zoogdier. Beide harthelften zijn inderdaad van elkaar gescheiden. En de beide harthelften pompen het bloed ook via aparte bloedvaten (aorta en longslagader) naar de afzonderlijke circulaties.

Voor een zuigerpomp is een gemeenschappelijke uitstroomleiding echter logischer. Er bestaat echter geen archeologisch bewijs dat Ctesibius het hart van een zoogdier als inspiratie gebruikte voor het ontwerp van zijn pomp.