Bufnițele au fost considerate un simbol al înțelepciunii de-a lungul istoriei, în Grecia antică, Asia și America. Fără îndoială, ele sunt, de asemenea, păsări răpitoare pline de mister. Acest mister se datorează calculului matematic de care par să le folosească în timpul vânătorii: bufnițele folosesc un sistem bazat pe parabolă pentru a-și urmări prada.
Sistemul îl reprezintă însăși capul lor, o caracteristică unică a bufnițelor, care se adaptează la sunetele recepționate și își capturează prada chiar și în cele mai întunecate nopți. Același principiu de funcționare îl au și radiotelescoapele, cu ajutorul cărora sunt descoperite noi planete în adâncurile universului. De la vânătoarea de stele în spațiul cosmic până la modul în care bufnițele vânează noaptea, parabolele matematice ne ajută să înțelegem unele dintre miracolele universului.
Întâlnim adesea modelul unei parabole atât în natură, cât și în obiectele create de om. O parabolă are forma unei curbe plane, care poate fi asemănată cu secțiunea transversală a unui con. Descoperirea acestor secțiuni ale suprafețelor conului îi sunt atribuite lui Menaechmus (380-320 î.Hr.), matematician grec și prieten al lui Platon. În plus, tot acestuia i se atribuie descoperirea că elipsa, parabola și hiperbola sunt secțiuni ale unui con obținute la intersecția dintre un plan cu un con. Sursa o reprezintă o epigramă a lui Eratostene din Cirene care face referire la secționarea unui con conform „triadei lui Menaechmus”. Structura de tip parabolic poate fi văzută și în cazul Turnului Eiffel din Paris, Franța, construit din zăbrele din fier forjat în 1889. Cei patru stâlpi ai structurii au fost proiectați pe baza parabolei. Doi stâlpi alăturați reprezintă o parabolă, formând o curbă cu susul în jos. În cazul acestei parabole, vârful se află în mijlocul arcului curbei. Este firesc să deducem că axa de simetrie trece printr-un punct de pe axa x. Fără miracolul parabolelor, turnul nu ar fi putut fi construit!
Turnul Eiffel nu este singurul caz în care a fost folosit miracolul parabolei; celebrul pod Golden Gate din San Francisco, California, are parabole pe fiecare parte a traveelor sau turnurilor sale laterale. The Parabola (Parabola, care se numește acum The Design Museum), o clădire din Londra care a fost construită în 1962, are un acoperiș de cupru cu linii parabolice și hiperbolice.
Saltul delfinilor din apă arată precum curba unei parabole. Unul dintre scopurile acestor salturi ar putea fi conservarea energiei, deși unii oameni de știință cred că acestea reprezintă fie o modalitate prin care delfinii pot comunica între ei, fie un simplu mod de distracție. Ei respiră, fug din calea prădătorilor și localizează prada cu ajutorul salturilor. Deși în prezent nu înțelegem pe deplin care este motivul exact pentru care delfinii fac aceste salturi în formă de parabolă, ele par a fi esențiale pentru supraviețuirea lor.
Spre deosebire de delfini, bufnițele folosesc metoda parabolei pentru a recepționa sunetele din împrejurimi. Acest lucru este util mai ales atunci când vânează noaptea. Bufnițele recepționează toate sunetele produse cu ajutorul canalelor urechilor așezate pe capul lor în formă de inimă, care arată mai degrabă precum două parabole simetrice. Bufnițele pot recepționa fiecare undă sonoră cu ajutorul structurii lor faciale. Penele lor, care sunt dense și distincte, înlătură sunetele repetitive, astfel încât să poată distinge ceea ce ascultă. După aceea, forma de parabolă a capului lor ghidează sunetele către canalele urechii. Capul parabolic al bufniței, care arată precum o umbrelă răsturnată sau o antenă parabolică, permite localizarea sunetelor într-un punct. În cadrul experimentelor, bufnița nu a putut captura prada în întuneric, dacă i-au fost smulse penele care formează un guler în jurul capului său. Chiar dacă a reușit să localizeze sunetul cu ajutorul capului său parabolic, imposibilitatea de a elimina interferența a împiedicat-o să îi distingă coordonatele exacte.
Încă un mare dezavantaj pentru prada lor este că bufnițele pot auzi sunete slabe și ambigue într-un mod excepțional de detaliat. Capacitatea lor de a distinge sunetele este atât de rafinată încât poate duce la un comportament diferit în timpul procesului de vânătoare. De exemplu, bufnițele știu dacă în spatele unui tufiș se aude un foșnet cauzat de un șoarece de câmp sau un șobolan de copac. Au capacitatea să distingă frecvențele sunetului emis de prada lor, identificându-i specia și vârsta (dacă este adultă sau nu).
Oamenii au capacități auditive care sunt întrucâtva similare cu cele ale bufnițelor. Deoarece urechile noastre sunt așezate pe cap, sunetul nu ajunge la ambele urechi în același timp. Ajunge la o ureche mai repede decât la cealaltă, la o diferență foarte scurtă de timp. Sistemul auditiv al unei bufnițe este foarte diferit de al nostru. Ambele canale auditive sunt așezate de o parte și alta a capului, dar sunt un pic diferite, nefiind poziționate atât de simetric precum urechile noastre. Canalul urechii stângi este plasat ușor deasupra celui al urechii drepte. Astfel, sunetele sunt întotdeauna receptate prima dată de urechea dreaptă, apoi de cea stângă și acest lucru adaugă componenta înălțimii la procesul auditiv. Capacitatea bufnițelor de a-și roti capul la 270 de grade avantajează și auzul (oamenii își pot roti capul doar la 90 de grade).
Experimentele pe bufnițe sunt realizate în medii artificiale întunecate, diferite de cele naturale. În natură, există sunete care distrag atenția; foșnetul frunzelor din pădure, sunt multe alte animale care le pot alerta și vibrațiile emise de acestea, pe lângă cele ale prăzii. Aceste zgomote derutează bufnița și, prin urmare, rezultatele nu sunt exact aceleași cu cele ale testelor de laborator.
Bufnițele au capacitatea de a elimina toate sunetele de fundal și de a se concentra numai pe prada lor. Are capacitatea de a localiza prada, în ciuda ecoului, rezonanței și chiar a zgomotului din jur, cu ajutorul capului său parabolic și a pielii, ochilor, urechilor și penelor care îi dau formă. Există multe specii de bufnițe și fiecare dintre este o operă de artă unică.
Putem identifica proprietățile utile de reflexie și focalizare ale parabolelor în multe alte situații care prezintă atât de multe asemănări cu capul unei bufnițe. De exemplu, dacă o sursă de lumină este amplasată pe un plan în punctul focal al unei oglinzi parabolice, aceasta va genera fascicule paralele cu planul pe care se află sursa de lumină, așa cum se întâmplă în cazul farurilor auto. Principiul de funcționare al farurilor auto presupune ca becul farurilor să fie amplasat în punctul focal pentru vederea la distanță lungă și chiar deasupra punctului focal pentru distanța scurtă — opusul sistemului folosit de farurile din antenele de satelit și telescoapele optice cu infraroșu. Telescoapele optice cu infraroșu scanează întregul univers și colectează datele primite în același mod în care capul unei bufnițe recepționează undele sonore în mod specific. Un astfel de telescop transmite lumina, sunetul și undele radio din spațiu către receptorul din punctul focal folosindu-se de o structură parabolică. Unul dintre cele mai mari și cunoscute telescoape optice cu infraroșu din lume este Telescopul Subaru, amplasat deasupra Vulcanului Mauna Kea din Hawaii. Din 1999, acesta oferă acces la cele mai întunecate colțuri ale universului. Pe lângă faptul că este unul dintre puținele telescoape cu infraroșu din lume, este și cea mai mare oglindă reflectorizantă parabolică dintr-o singură piesă din lume. Telescopul are un diametru de 8,2 metri și oglinda de 20 de centimetri grosime are caracteristici similare cu cele ale unei lentile de contact. Deoarece imaginile pot fi atât de ușor distorsionate într-o oglindă atât de mare, aceasta este conectată la un sistem de mentenanță controlat de computer. Sistemul de mentenanță ajută, de asemenea, la menținerea oglinzii în poziția corectă, realizând mișcările necesare de „extindere și revenire” cu 261 de motoare mici cu ecrane și senzori. În acest fel, telescopul captează obiecte difuze din cele mai întunecate și îndepărtate colțuri ale universului. Situat la o înălțime de 4250 de metri, acest telescop monitorizează universul pe rază maximă. Datorită capacității sale de a capta lumină și unghiului larg de fotografiere, oamenii de știință au șansa de a studia chiar și supernove foarte îndepărtate.
Lângă Subaru, urmează să fie instalat cel mai mare telescop din lume, numit TMT (Telescopul de treizeci de metri), pe Vârful Mauna Kea. Proiectul, care se estimează că va costa 1,4 miliarde de dolari, este în prezent suspendat din cauza numeroaselor obstacole, cel mai recent fiind virusul COVID-19. Motivul principal pentru care au fost alese poalele munților din Hawaii și Vârful Mauna Kea pentru amplasarea telescopului este vremea senină, care se menține în medie timp de trei sute de zile pe an. Existau deja sute de telescoape mici în regiune. Folosindu-se de telescopul gigant, astronomii plănuiesc să urmărească planetele care orbitează în jurul stelelor, să studieze primii ani de viață ai universului și noi planete și stele în formare. Oamenii de știință au specificat că telescopul are o oglindă principală cu un diametru de 30 de metri, care colectează de aproximativ nouă ori mai multe date de pe o suprafață dată decât cele mai mari telescoape optice folosite astăzi, iar rezoluția imaginilor sale este de douăsprezece ori mai mare decât cea a Telescopului Spațial Hubble.
Matematica nu încetează să uimească omenirea cu aplicațiile sale aparent nesfârșite, care se manifestă în natură și viața omului. Parabola este un exemplu bun care ne permite să facem o analogie între capul unei bufnițe și telescoapele pe care oamenii de știință le folosesc în cercetările lor din spațiul cosmic. Acest fapt poate provoca nedumerire, făcându-ne să ne întrebăm care este sursa unor asemenea miracole. Să fie totul doar o pură coincidență?
Kommentare