无厘头研究
美国本科生用奇亚籽生长实验来验证图灵的数学模型
奇亚籽实验首次证实了图灵的数学模型可以解释自然界中看到的图案。
显示与计算机模拟(下排)相比，奇亚种子(上排)如何基于水消耗采用图灵模式的实验。
71年前，图灵提出的一种数学模型可能已经被实验室的奇亚籽证实了，该模型可能解释了斑马条纹的化学原理，以及草为什么会成片生长。
图灵是一位英国数学家，可能最出名的是他在二战期间破解了德国恩尼格玛密码，这帮助了盟军取得对纳粹德国的胜利。1952年，他在其唯一发表的论文中提出，自然界中的图案是由于两种均匀物质之间的化学反应而产生的。这些图案可以从斑马的黑白条纹到仙人掌上的脊线在许多植物和动物物种中看到。
去年夏天，波士顿东北大学计算机科学本科生 Brendan D'Aquino 在佐治亚理工学院物理学教授 Flavio Fenton 的实验室里做了暑期实习，以测试图灵的理论。他们在 3 月 7 日的美国物理学会会议上在拉斯维加斯展示了他们的研究发现 (该研究尚未接受同行评审)。
研究人员将奇亚籽均匀地分布在八个单独的托盘中，使用不同的种植方法并每天给它们浇水。他们确保种子在托盘中到处都是，所以它是完全均匀的，他们还对种子施加了三种不同的生长参数。
“我们通过在其中半部分覆盖保鲜膜并将其余部分打开来改变每个托盘收到的水量和蒸发水平，” D'Aquino说。 “我们还将种子种植在不同类型的底物中，包括厚椰子纤维，它代表了低扩散率，因为水更难移动，以及纸巾，水可以更快地扩散。”
然后他们让自然做其余的工作。
一周内，他们就开始看到类似于自然环境中发现的图案，例如在植被中或印在动物的皮毛上。
研究人员发现，水量和蒸发量会影响图案的形成和它们的显着程度。D'Aquino 说，“有一些最佳点。如果水太少就没有植被，但如果水太多，就会变成森林。”
他们所见与使用图灵模型创建的计算机模拟相似，但植被代替了计算机模拟。D'Aquino说："我们想看看模式是否真的会出现。亲眼看到这一切发生真的很酷。"
研究人员还发现，水量和蒸发量会影响图案的形成和它们的显着程度。Fenton 补充说：“这些图案是由于这种扩散和生长而出现的。”
没有参与这项实验的数学生态学家兼密西西比州立大学博士后研究员 Natasha Ellison 表示，图灵模式在自然界中无处不在，你只需要知道在哪里寻找。Ellison说：“图灵模式在世界各地的植被中都被看到，在实验室条件下重现这些图案真是太棒了。”
她补充说：“科学家们才刚刚在生物系统中发现特定的化学物质和信号来解释这些视觉图案，通过在实验室条件和相应的数学中改变化学物质的量，我们可以证明图灵理论确实有部分正确。 Fenton等人关于奇亚籽图案的工作是一个很好的例子，说明了图灵确实具有非凡的天赋来解释自然世界。”
研究人员计划最终将他们的实验写成论文。
本文译自 Live Science，由 BALI 编辑发布。