La bellezza della Natura è strettamente legata alla matematica. In che modo? In infiniti, incredibili, meravigliosi modi che danno forma a tutto ciò che ci circonda. Spirali, frattali e serie di Fibonacci abbondano nel mondo naturale, nel regno animale e in quello vegetale.
Le spirali
Troviamo spirali nel Nautilus, mollusco cefalopode antico, infatti la sua conchiglia, se sezionata longitudinalmente, presenta una spirale, che ripete all’ infinito le proporzioni della sezione aurea.
Chi di noi non è stato ipnotizzato dal disco centrale del girasole? I semi di questo fiore sono disposti in archi spiraliformi che si irradiano dal centro del disco uno in senso orario, l’altro in senso antiorario. Esistono infiniti esempi, passando dall’ infinitamente piccolo (DNA,RNA) all’ infinitamente grande (galassie, tornadi atmosferici e vortici marini). La spirale compare anche nella traiettoria di attacco del Falco pellegrino, il quale, avendo una visione laterale, massimizza la velocità di attacco in picchiata con una traiettoria a spirale che gli permette di tenere la testa dritta e non perdere mai di vista la preda.
I frattali
Le spirali, poi, sono anche alla base dei frattali, meravigliose figure geometriche la cui forma si ripete all’infinito su scale dimensionali diverse, come nel Broccolo romanesco. Esistono frattali di ogni forma, con spigoli vivi, come nei fiocchi di neve, o con punte di freccia, come nelle felci.
Chi ama la matematica non può non pensare all’ albero di Pitagora, una struttura a simmetria bilaterale che richiama l’aspetto di un albero, ma non è altro che un frattale; si ottiene a partire da forme geometriche semplici: un quadrato ed un triangolo rettangolo isoscele.
Sostituendo quest’ultimo con un qualsiasi triangolo rettangolo, invece, si dà forma ad un albero asimmetrico, avvolto secondo una spirale. Queste conformazioni, i frattali biomorfi, assomigliano a numerose piante, ma anche a coralli e spugne marine.
I numeri della serie di Fibonacci
La sequenza di Fibonacci è una successione di numeri interi positivi dove ogni numero è il risultante della somma dei due precedenti. 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89 e così via. In natura questa sequenza è presente nella disposizione delle foglie lungo il ramo di una pianta, solitamente il numero dei petali di un fiore è un numero che appartiene a questa sequenza. Per esempio il trifoglio ha tre foglie, numero della sequenza ecco perché è raro il quadrifoglio e, per questo, si dice che porti fortuna a chi lo trova. Anche il numero di spirali presenti in alcune piante grasse, nelle pigne, nel girasole è sempre un numero di Fibonacci.
Le formule matematiche si uniscono a varie discipline, la biologia, la fisiologia e l’anatomia nel modo più vantaggioso possibile: l’enorme numero di informazioni genetiche di un organismo è contenuto in un’unica molecola di DNA, ciò è possibile solo grazie alla struttura frattale della doppia elica, che comprime nel minimo spazio, grandi superfici (il DNA presente in una cellula misurerebbe , se disteso, quasi due metri). Questo vantaggio si ripropone, ad esempio, anche nei vasi sanguigni, nelle fibre nervose, nei polmoni (la loro estensione coprirebbe un capo da tennis) e nei bronchi, nei villi e microvilli intestinali.
Dunque, come disse Galileo Galilei, “Il libro della natura è scritto in caratteri matematici”.
Bianca Barbaro