Zašto je priroda puna uzoraka?

Foto: Envato

U nauci se često spotičemo o duboka pitanja o tome što je stvarno, a što percipirano.  

Na primjer, kvantna mehanika i načelo nesigurnosti omiljeni su obožavateljima. Suptilnije pitanje s kojim bismo se mogli susresti jest o uzorcima koji se javljaju u prirodi. Od snježnih pahulja do Sjevernoirskog Giant's Causewaya, Romanesco brokule do Saturnovih polarnih oblaka, zašto se priroda nastavlja slagati po uzorcima?

Ljudi su toliko dobri u uočavanju uzoraka da se ponekad prevarimo da vidimo stvari kojih nema. Ovaj fenomen, nazvan pareidolija, omogućuje nam da vidimo smislene slike u nasumičnim ili dvosmislenim vizualnim obrascima i možda je bio vitalan za naš opstanak. Postoji razlog zašto vidimo oblike u oblacima, lica u utičnicama i miševe na Marsu.

Dakle, je li priroda zapravo puna uzoraka ili smo jednostavno previše dobri u njihovom viđenju, bez obzira na to jesu li tu ili ne? Kao što je uvijek slučaj s ovim sočnim znaučnim dilemama, odgovor je daleko od jednostavnog i daleko od konačnog.

Od moćnih šesterouglova do molekularnih kristala

Za nas mnoge prirodne strukture imaju različite uzorke pa im dajemo imena. Uzmimo, na primjer, šesterostrani šesterokugani oblik. Nakon što dobije prepoznatljivo ime i oblik, počinje se pojavljivati posvuda, iako može postojati mnogo različitih uzroka. Poznato je da Saturnov polarni vrtlog ima šesterougaoni oblik. Vjeruje se da je šestostrana oluja koja prekriva vrh sjevernog pola planeta uzrokovana manjim olujama u interakciji s većim ciklonima, koji nalaze neku vrstu ravnoteže u ovom šesterokutnom obliku, piše IFLScience, prenosi N1.

Najprepoznatljiviji heksagonalni uzorak vjerojatno je onaj snježnih pahuljica. Međutim, ne radi se samo o šesterouglovima, postoji mnogo geometrijskih uzoraka koji proizlaze iz malih hemijskih veza koje na kraju stvaraju velike složene kristale. Pirit je lijep i iznimno kubičan primjer toga.

“Molekularni kristali nastaju tako jer to je način na koji minimiziraju svoju ukupnu energiju”, rekao je profesor Andrew Croll sa Sveučilišta North Dakota State za IFLscience. “Jednostavno se bolje uklapaju, kao jaja u korpu za jaja. I oni se nekako otkotrljaju u ove male rupe i sjede tamo.”

Potreban je računalni genij da vidi uzorke u nasumičnosti

Postoje određeni prirodni uzorci koji ne slijede uredna geometrijska pravila ponavljanja oblika, ali su unatoč tome prepoznatljivi. Pruge na tigru ili zebri ili pjege na leopardu možemo prepoznati kao specifične prirodne uzorke iako to nisu pravilni uzorci geometrije.

Ti su obrasci nazvani Turingovi obrasci po engleskom matematičkom geniju, ocu polja računarstva, koji je u radu iz 1952. pod naslovom “hemijska osnova morfogeneze” razradio kako se strukture mrlja i pruga mogu prirodno formirati bez inputa homogenog i uniformnog stanja.

„Kada razmišljate o pjegama na leopardu ili prugama na tigru, to su uzorci u kojima postoji ovaj element, pruga ili pjega, koji se ponavlja, ali se ne ponavlja savršeno. Ne postoji savršena pravilnost koju dobivate od, recimo, šahovnice. Ali još uvijek postoji ovaj oblik, ova značajka koja se ponavlja kroz svemir,” rekao je Ben Balas, profesor psihologije na Državnom sveučilištu Sjeverne Dakote.

Balasov rad usmjeren je na razumijevanje načina na koji ljudi gledaju na ove i druge vrste prirodnih obrazaca i prepoznaju ih onakvima kakvi jesu, nešto za što on kaže da je “veliko pitanje”. Pokušava razumjeti ne samo možete li razlikovati zebrasti uzorak ili leopardov uzorak, nego i je li tekstura glatka ili gruba, sjajna ili bez sjaja, itd.

“U mom laboratoriju puno razmišljamo o ovoj ideji koju zovemo sažeta statistika”, objasnio je Balas. “Kada razmišljate o prepoznavanju nečega poput lica ili predmeta, često razmišljamo o opisima koji jako brinu o tome gdje su se stvari tačno nalazile na slici. Za lice je bitno da je oko ovdje, oko ovdje, nos i usta.

“Teksture su različite jer su te stvari raširene po slici. Nije bitno gdje ste tačno vidjeli mjesto na leopardu. Važno je da ste vidjeli mrlje raširene po ovoj slici”, dodaje on.

Sažeta statistika govori o suštini obrasca, a ne o detaljima. Balasov tim proučava mjerenje onoga što uzorke čini karakterističnima i korištenje izmjerenih količina za stvaranje novih uzoraka kako bi razumjeli kako se naš mozak odnosi na njih.

Vidimo ono što vidimo i ono što želimo vidjeti

Naša sposobnost da kao ljudi razumijemo teksture i uzorke ima važnu ulogu u smislu preživljavanja. Na primjer, gledajući stvari koje jedemo, od njihovog sjaja do bodljikavosti, možemo donijeti brzu prosudbu o njihovoj sigurnosti za konzumaciju.

“Naš svijet nije sastavljen samo od nasumičnih slika. Postoje te pravilnosti u onome što vidimo. A ono što sada razumijemo je da postoji mnogo načina na koje se ljudski vizualni sistem prilagođava tim pravilnostima,” rekao je Balas.

Prepoznavanje uzoraka vjerovatno je spasilo naše pretke u više navrata, a ono što im je bilo potrebno za preživljavanje sada svakodnevno koristimo daleko više od onoga što su mogli sanjati.

“Naš mozak neprestano pokušava shvatiti vanjski svijet. Jedan od načina na koji mozak postiže ovaj cilj je otkrivanje i učenje obrazaca, koji su u biti statističke pravilnosti u okolini, jer ti obrasci pomažu mozgu da odluči kako reagirati ili se ponašati kako bi preživio”, kaže dr. Jess Taubert, sa Sveučilišta Queensland

Ali tako moćan alat za pronalaženje obrazaca također se može prevariti da vidi stvari kojih nema. To je vizualni fenomen poznat kao pareidolija. Jedan tip koji često doživljavamo je pareidolija lica, gdje vidimo lica u neživim predmetima kao što su kuće, kamenje i povrće.

“Razlog zbog kojeg vjerujemo da je iskustvo pareidolije lica tako uobičajeno je taj što je naš vizualni sistemv optimiziran za otkrivanje lica. To je zato što je znati kada su ljudi u blizini (i jesu li prijatelji ili neprijatelji) toliko važno za naš opstanak kao društvenih primata. Ali nuspojava ove preosjetljivosti na lica je da ponekad vidimo lica tamo gdje ih nema”, objasnio je dr. Taubert.

Priroda je bogata uzorcima, od nanoskopskih do golemih nebeskih struktura, a mi smo savršeno sposobni cijeniti te uzorke. Ali ova naša izvrsna vještina ponekad je i predobra, tjerajući nas da vidimo uzorke kada oni zapravo nisu tu.