研究人员发现了一个通用数学公式,可以描述自然界中存在的任何鸟蛋——这不仅是了解蛋的形状本身,而且是了解它如何进化以及为什么进化的重要一步,从而使广泛的生物和技术应用成为可能。
从分析的角度来看,蛋形长期以来一直吸引着数学家、工程师和生物学家的注意。这种形状因其进化而受到高度评价,大到足以孵化胚胎,小到足以以最有效的方式离开身体,一旦放置就不会滚动,结构合理,足以承受重量,是生命的开始许多物种。蛋被称为“完美的形状”。
对所有蛋形状的分析使用了四种几何图形:球形、椭圆形、卵形和梨形(圆锥形或梨形),还有尚未推导出梨形的数学公式。
为了纠正这个问题,研究人员在卵形公式中引入了一个额外的函数,开发了一个数学模型来适应一种全新的几何形状,该几何形状的特征是球体-椭球演化的最后阶段,它适用于任何蛋几何形状。
这个新的蛋形状通用数学公式基于四个参数:蛋长度、最大宽度、垂直轴的偏移和蛋长度四分之一处的直径。
这个备受追捧的通用公式不仅是了解蛋形状本身,而且是了解其进化方式和原因的重要一步,从而使广泛的生物和技术应用成为可能。
所有基本蛋形状的数学描述已经应用于食品研究、机械工程、农业、生物科学、建筑和航空。例如,该公式可应用于蛋形薄壁容器的工程构造,其强度应高于典型的球形容器。
这个新公式是一个重要的突破,具有多种应用,包括:
对生物对象的科学描述。现在一个蛋可以用数学公式来描述,生物系统学、工艺参数优化、蛋孵化和家禽选择等领域的工作将大大简化。
准确和简单地确定生物对象的物理特性。蛋的外部特性对于开发孵化、加工、储存和分类蛋技术的研究人员和工程师来说至关重要。需要一个简单的识别过程,使用蛋体积、表面积、曲率半径和其他指标来描述蛋的轮廓,该公式提供了这些指标。
未来的生物启发工程。蛋是一种天然生物系统,用于设计工程系统和最先进的技术。蛋形几何图形被用于建筑,如伦敦市政厅的屋顶和小黄瓜,以及建筑,因为它可以以最少的材料消耗承受最大的载荷,现在可以很容易地应用这个公式。