Graciozno deblo drevesa je razdeljeno na veje, sprva nekaj in močne, tiste na vedno tanjše. To je tako lepo in tako naravno, da komaj kdo od nas ni pozoren na preprost vzorec. Dejstvo je, da je skupna debelina vej na določeni višini vedno enaka debelini debla.
Na primer, še vedno ne verjamem v to izjavo (kako to preveriti v praksi!), Vendar je to dejstvo pred 500 leti opazil Leonardo Da Vinci, ki je bil, kot veste, zelo opazovan. To razmerje so poimenovali "Leonardovo pravilo" in dolgo časa nihče ni mogel razumeti, zakaj se to dogaja.
Leta 2011 je fizik Christoph Elloy s kalifornijske univerze predlagal svojo radovedno razlago.
Pravilo Leonarda velja za skoraj vse znane drevesne vrste. Tega se zavedajo tudi ustvarjalci računalniških iger, ki ustvarjajo realistične tridimenzionalne modele dreves. Natančneje, to pravilo določa, da bo na mestu, kjer deblo ali veja vilice, vsota odsekov razvejanih vej enaka odseku prvotne veje. Ko potem ta veja tudi bifurcira, bo vsota odsekov njenih štirih vej še vedno enaka odseku prvotnega debla. Itd.
To pravilo je matematično zapisano še bolj elegantno. Če deblo premera D razdelimo na poljubno število vej n s premerom d1, d2 in tako naprej, bo vsota njihovih premerov na kvadrat enaka kvadraturi premera debla. Po formuli: D2 = ∑di2, kjer je i = 1, 2,… n. V resničnem življenju stopnja ni vedno strogo enaka dvema in se lahko razlikuje v 1,8-2,3, odvisno od geometrije posameznega drevesa, na splošno pa je odvisnost strogo upoštevana.
Pred Elloyevim delom se je za glavno različico štelo, da obstaja povezava med Leonardovim pravilom in prehrano dreves. Da bi razložili ta pojav, so botaniki predlagali, da je to razmerje optimalno za sistem cevi, skozi katere se voda dviga od korenin drevesa do listja. Ideja je videti povsem smiselna, pa čeprav samo površina preseka, ki določa pretok cevi, je neposredno odvisna od kvadrata polmera. Vendar se francoski fizik Christophe Eloy s tem ne strinja - po njegovem mnenju takšen vzorec ni povezan z vodo, temveč z zrakom.
Promocijski video:
Za utemeljitev svoje različice je znanstvenik ustvaril matematični model, ki poveže listje drevesa z vetrno silo, ki deluje na prelom. Drevo v njem je bilo opisano kot pritrjeno le na eni točki (kraj pogojnega odhoda debla pod zemljo) in predstavlja razvejano fraktalno strukturo (torej tisto, v kateri je vsak manjši element bolj ali manj natančna kopija starejšega).
Elloy je z dodajanjem pritiska vetra v ta model uvedel določen konstantni indikator njegove mejne vrednosti, po katerem se veje začnejo lomiti. Na podlagi tega je naredil izračune, ki bi pokazali optimalno debelino razvejanih vej, tako da bi bila odpornost na silo vetra najboljša. In kaj - prišel je do povsem enakega razmerja, idealna vrednost iste vrednosti pa je ležala med 1,8 in 2,3.
Enostavnost in eleganca ideje ter njen dokaz so strokovnjaki že cenili. Masačusetski inženir Pedro Reis na primer komentira: "Študija postavlja drevesa na višino umetnih struktur, ki so zasnovane tako, da se upirajo vetru - najboljši primer je Eifflov stolp." Ostaja še počakati, kaj bodo o tem povedali botaniki.
»Ella je pri svojem delu uporabila preprost mehanski pristop. Na drevo je gledal kot na fraktal (figura z neko mero podobnosti), vsako vejo pa je oblikoval kot snop s prostim koncem. Pod temi predpostavkami (in tudi pod pogojem, da je verjetnost, da se podružnica pod vplivom vetra razbije, je časovno stalna), se je izkazalo, da Leonardov zakon minimizira verjetnost, da se bodo drevesne veje zlomile pod pritiskom vetra. Elloyjevi sodelavci so se v celoti strinjali z njegovimi izračuni in celo navedli, da je razlaga precej preprosta in očitna, vendar iz nekega razloga nihče prej ni pomislil nanjo.
No, to v znanosti ni redko.