" Egg and math " สูตรสมการสากลโบราณไขปริศนารูปทรง " ไข่ "
" Egg and math " สูตรสมการสากลโบราณไขปริศนารูปทรง " ไข่ "
รูปร่างของไข่มีความหลากหลายอย่างไม่น่าเชื่อในหมู่นกเช่น นกฮัมมิงเบิร์ดวางไข่ในรูปมนๆ นกฮูกสร้างไข่ที่กลมเหมือนโลก และนก sand pipers วางไข่แหลมที่มีรูปร่างเหมือนเม็ดฝน แต่รูปร่างของไข่ที่ต่างกันมีวิวัฒนาการอย่างไร และทำไม
ตลอดหลายปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ให้คำอธิบายไว้มากมายได้แก่ นกที่ทำรังอยู่บนหน้าผามักจะวางไข่ที่แหลมคม เพราะถ้าไข่ที่แหลมถูกกระแทก มันจะหมุนเป็นวงกลมแทนที่จะกลิ้งออกจากขอบหน้าผา ส่วนนกที่รับประทานอาหารที่มีแคลเซียมต่ำจะทำให้ไข่กลม เพราะต้องการวัสดุจากเปลือกน้อยที่สุด และไข่มีรูปร่างต่างกัน จึงสามารถนำมารวมกันในรังได้ดียิ่งขึ้น เพื่อช่วยให้ฟักไข่ทั้งหมดได้เท่าๆ กัน
นอกจากในปี 2017 ทีมนักวิจัยจากสถาบัน Princeton, Harvard และสถาบันอื่นๆ ทั่วโลกได้ไขปริศนาเกี่ยวกับการบินของนกที่ส่งผลต่อการสร้างไข่แล้ว
ตอนนี้ นักวิจัยจากสถาบันวิจัยเพื่อการรักษาสิ่งแวดล้อมมหาวิทยาลัย Kent และบริษัท Vita-Market Ltd ได้ค้นพบสูตรทางคณิตศาสตร์สากลใหม่ที่สามารถอธิบายไข่ของนกที่มีอยู่ในธรรมชาติ ซึ่งเป็นความสำเร็จที่ไม่เคยประสบมาเลยจนถึงปัจจุบัน โดยผลการวิจัยนี้ปรากฏอยู่ในวารสารวิทยาศาสตร์นานาชาติ Annals of the New York Academy of Sciences เมื่อเดือนส.ค.2021 ที่ผ่านมา
รูปทรงของ " ไข่ " ดึงดูดความสนใจของนักคณิตศาสตร์ วิศวกร และนักชีววิทยา มาอย่างยาวนานจากมุมมองของการวิเคราะห์ รูปร่างได้รับการยกย่องอย่างสูงทั้งในด้านวิวัฒนาการว่า มีขนาดใหญ่พอที่จะฟักตัวอ่อน และมีขนาดเล็กพอที่จะออกจากร่างกายอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ไม่กลิ้งไปมาเมื่อวาง ที่สำคัญ มีโครงสร้างที่แข็งแรงพอที่จะรับน้ำหนัก และเป็นจุดเริ่มต้นของชีวิต 10,500 สายพันธ์ที่มีชีวิตรอดมาตั้งแต่ยุคไดโนเสาร์
ไข่นกเป็นหนึ่งในรูปร่างที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดในธรรมชาติ ไข่ถูกเรียกว่า ‘most perfect thing in the universe’ (perfect shape) ซึ่งใช้ได้ทั่วไปกับนกทุกชนิดโดยไม่มีคำอธิบายที่ถูกต้อง ตอนนี้ความพยายามต่างๆ ในการได้มาซึ่งรูปทรงเรขาคณิตมาตรฐานดังกล่าว นักวิจัยสามารถอธิบายได้อย่างชัดเจนด้วยสูตรสากลใหม่ทางคณิตศาสตร์จากสูตรที่มีอายุมากกว่า 65 ปี สูตรสากลดังกล่าวอาจมีการนำไปใช้ในสาขาวิชาต่างๆได้ เช่น วิวัฒนาการ พันธุศาสตร์ วิทยา การปรับตัวของสายพันธุ์ การจัดระบบ การเพาะพันธุ์และการทำฟาร์มสัตว์ปีก คุณภาพอาหาร วิศวกรรม สถาปัตยกรรม และงานศิลปะ
ในการวิเคราะห์รูปร่างไข่ทั้งหมด นักวิจัยใช้รูปทรงเรขาคณิต 4 รูปได้แก่ ทรงกลม ทรงรี ทรงไข่ และ pyriform (ทรงกรวย) พร้อมสูตรทางคณิตศาสตร์ทั้งสำหรับ pyriform ก่อนหน้าที่ยังไม่ได้รับข้อมูลด้วย เพื่อแก้ไขสิ่งนี้ นักวิจัยได้แนะนำฟังก์ชันเพิ่มเติมในสูตรรูปไข่ โดยพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อให้พอดีกับรูปทรงเรขาคณิตที่แปลกใหม่ ซึ่งมีลักษณะเป็นขั้นตอนสุดท้ายในวิวัฒนาการของทรงกลม-ทรงรี ที่จะใช้ได้กับเรขาคณิตของไข่ใดๆ
สูตรทางคณิตศาสตร์สากลใหม่สำหรับรูปร่างไข่นี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหรือข้อจำกัดที่เป็นตัวกำหนด (parameters) 4 ประการคือ ความยาวของไข่ ความกว้างสูงสุด การเลื่อนของแกนตั้ง และเส้นผ่านศูนย์กลางที่หนึ่งในสี่ของความยาวไข่ สูตรสากลที่แสวงหามาอย่างยาวนานนี้เป็นขั้นตอนสำคัญในการทำความเข้าใจไม่เพียงแต่รูปร่างของไข่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการและสาเหตุที่วิวัฒนาการของมันด้วย ดังนั้น จึงทำให้การประยุกต์ใช้ทางชีวภาพและเทคโนโลยีอย่างกว้างขวางอาจเป็นไปได้
ไข่นกมีหลายรูปแบบทั้ง ขนาดและสี จากการศึกษาใหม่ในปี 2017 แสดงให้เห็นความเชื่อมโยงระหว่างวิธีที่นกบินกับรูปร่างของไข่ที่พวกมันวาง
คำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของรูปทรงไข่พื้นฐานทั้งหมดได้มีการการประยุกต์ใช้แล้วในการวิจัยอาหาร วิศวกรรมเครื่องกล เกษตรกรรม ชีววิทยาศาสตร์ สถาปัตยกรรม และวิชาการบิน เช่น สามารถนำไปใช้กับการก่อสร้างทางวิศวกรรมของภาชนะที่มีผนังบางที่มีรูปร่างเป็นไข่ ซึ่งควรจะแข็งแรงกว่าภาชนะทรงกลมทั่วไป แต่สูตรใหม่ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้วยการใช้งานที่หลากหลายยิ่งขึ้น พร้อมด้วย
- คำอธิบายความสามารถทางวิทยาศาสตร์ของวัตถุทางชีววิทยา ซึ่งขณะนี้สามารถอธิบายไข่โดยใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ได้แล้ว รวมทั้งการทำงานในด้านระบบชีวภาพ การเพิ่มประสิทธิภาพของ parameters ทางเทคโนโลยี การฟักไข่ และการเลือกสัตว์ปีกจะไม่ยุ่งยากอีกต่อไป
-- การกำหนดลักษณะทางกายภาพของวัตถุทางชีวภาพที่แม่นยำและเรียบง่าย เนื่องจากคุณสมบัติภายนอกของไข่มีความสำคัญสำหรับนักวิจัยและวิศวกรที่พัฒนาเทคโนโลยี สำหรับการบ่มการประมวลผลการจัดเก็บและคัดแยกไข่ จำเป็นต้องมีกระบวนการระบุอย่างง่าย และตัวชี้วัดอื่นๆ ในการอธิบายรูปทรงของไข่ โดยใช้ปริมาตรของไข่ พื้นที่ผิว และรัศมีความโค้ง ซึ่งสูตรนี้มีให้
- วิศวกรรมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีววิทยาในอนาคต กล่าวคือ ไข่เป็นระบบชีวภาพตามธรรมชาติที่ศึกษา เพื่อออกแบบระบบวิศวกรรมและเทคโนโลยีล้ำสมัย รูปทรงเรขาคณิตรูปไข่ถูกนำมาใช้ในงานสถาปัตยกรรม เช่น หลังคาศาลากลางกรุงลอนดอน อาคาร Gherkin (ตึกระฟ้าเชิงพาณิชย์ในย่านธุรกิจของลอนดอน) และโครงสร้างที่รับน้ำหนักได้สูงสุดโดยใช้วัสดุน้อยที่สุด ซึ่งตอนนี้สามารถใช้สูตรนี้ได้อย่างง่ายดาย
ชื่อวิทยาศาสตร์และชื่อสามัญของไข่นกอังกฤษ 21 สายพันธุ์ในภาพนี้ จากการวิจัยชีววิทยานกครั้งที่ 4
ในคอลเล็กชันทางวิทยาศาสตร์ของพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติ Natural History Museum เมืองTring สหราชอาณาจักร
Darren Griffin ศาสตราจารย์ด้านพันธุศาสตร์ในมหาวิทยาลัย Kent และ PI ในการวิจัยกล่าวว่า กระบวนการวิวัฒนาการทางชีวภาพ เช่น การก่อตัวของไข่ จะต้องได้รับการตรวจสอบเพื่ออธิบายทางคณิตศาสตร์ ดังที่แสดงไว้ในสูตรสากลนี้ เพื่อเป็นพื้นฐานสำหรับการวิจัยทางชีววิทยาวิวัฒนาการ และสูตรนี้สามารถนำไปใช้ในสาขาวิชาพื้นฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรมอาหารและสัตว์ปีก โดยจะทำหน้าที่เป็นแรงผลักดันสำหรับการตรวจสอบเพิ่มเติมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากไข่เป็นวัตถุวิจัย
ในขณะที่ Dr. Michael Romanov ศาสตราจารย์รับเชิญแห่งมหาวิทยาลัย Kent ให้ความเห็นว่า สมการทางคณิตศาสตร์นี้เน้นย้ำถึงความเข้าใจและความซาบซึ้งในความสอดคล้องทางปรัชญาบางอย่างระหว่างคณิตศาสตร์และชีววิทยา และหากเข้าใจอย่างถี่ถ้วนในรูปร่างของไข่ จากสองวิธีนี้จะไปสู่ความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับจักรวาลของเรา
และ Dr. Valeriy Narushin อดีตนักวิจัยที่มหาวิทยาลัย Kent และศาสตราจารย์รับเชิญ กล่าวเพิ่มเติมว่า พวกเขาตั้งตารอที่จะได้เห็นการนำสูตรนี้ไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่ศิลปะไปจนถึงเทคโนโลยี สถาปัตยกรรม ไปจนถึงการเกษตร ซึ่งการค้นพบครั้งใหม่นี้เผยให้เห็นว่า ทำไมการวิจัยร่วมกันดังกล่าวจากสาขาวิชาต่างๆ จึงจำเป็น
นกทะเล Guillemots จะนอนและฟักไข่เดี่ยวของพวกมันบนหิ้งผาเปล่าใกล้กับทะเล
ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์และผู้ชื่นชอบธรรมชาติเชื่อว่า รูปร่างปลายแหลมของไข่ได้วิวัฒนาการมาเพื่อช่วยให้มันม้วนตัวเป็นแนวโค้ง
ป้องกันไม่ให้ไข่หลุดออกจากขอบหน้าผา
Super Egg - Numberphile
