15. 12. 2016 – 7.05

Razcepitev prostora

Audio file

Kako razcepiti prostor v poliedre z minimalno končno površino, je delalo matematičarkam in matematikom težave več kot stoletje. Pred kratkim je raziskovalna skupina odkrila novo 3D-strukturo, ki razdeli prostor na 24 delov. Pokazali so, da je to najboljša rešitev modificirane verzije omenjenega geometričnega problema.

Poliedri so trirazsežna geometrijska telesa, ki so omejena z ravnimi ploskvami, drugače povedano z mnogokotniki. Najbolj znani poliedri so kocka, piramide in prizme. Primer zapletenih poliedrov so obrezani diamanti.

Leta 1887 je lord Kelvin vprašal, kako bi lahko prostor razcepili v 3D-strukture z enakim volumnom na način, ki bo zmanjšal končno površino pridobljene strukture. Struktura je po navadi sestavljena iz več različnih poliedrov, lahko pa je tudi iz enega samega. V splošnem je struktura lahko zelo kompleksen objekt, ki ni polieder. Drugače si to lahko predstavljamo z lego kockami. Hiško lahko sestavimo z več različnimi kockami, lahko pa ena sama kocka predstavlja hišo.

Izziv, ki ga je zastavil lord Kelvin, je ugotoviti, kakšne vrste  poliedrov uporabiti, da bodo skupaj zmanjšali zunanjo površino celotne strukture.

Z novo študijo so razvili algoritem za iskanje takih poliedrskih struktur, ki imajo skupaj minimalno površino. Z uporabo te metode so odkrili strukturo, sestavljeno iz 24 poliedrov, ki ima najmanjšo površino od vseh do zdaj odkritih. Ta je sestavljena iz dveh različnih tipov poliedrov. Prvi imajo 12 ploskev, drugi pa 16. Na žalost ta struktura ni povsem pravilna rešitev Kelvinovega problema. 12- in 16-ploskovni poliedri imajo različen volumen, kar pa ne izpolnjuje Kelvinovega pogoja, da morajo vsi poliedri imeti enako prostornino.

Čeprav včasih iskanje takšnih struktur ni imelo praktične vrednosti, se jih danes uporablja na različnih področjih.  V medicini so na primer te koncepte uporabili za načrtovanje močnih in lahkih nadomestkov kostnine.

Aktualno-politične oznake

Dodaj komentar

Komentiraj

Z objavo komentarja potrjujete, da se strinjate s pravili komentiranja.