Любая научная концепция в своей основе имеет поиск красоты и гармонии в устройстве мироздания. Для синергетической геометрии Фуллера таким отображением, демонстрирующим минималистичную красоту структурной простоты, стали тенсегрити скульптуры К. Снельсона (Heartney, 2009).

Рис. 2.17. Минеральные кристаллы.

(А) Кобальтин с икосаэдрической симметрией. (© Дэн Вайнрих).

(B) Пирит как додекаэдр («пиритоэдр»).

(C) Ho-Mg-Zn квазикристалл (Википедия)

В биотенсегрити, то есть в биомеханике, основанной на тенсегрити-интерпретации через синергетическую геометрию Фуллера, мы исходим из того, что природа всегда все делает максимально эффективным способом, руководствуясь принципами минимальной энергии и плотной упаковки, основанной на самостабилизации.

Очевидно, наиболее стабильным и энергоэффективным способом соединения любых трех точек (состояний) в двух измерениях является формирование треугольника, а с четвертой точкой третьего измерения — тетраэдра (рис. 2.7). Потому что другого способа, сравнимого по внутренней стабильности, не существует.

Понятно, что сначала это утверждение может показаться довольно тривиальным и не особо продуктивным, но в этой главе мы увидели, как в подходе Фуллера оно превращается в фундаментальную физическую истину с вытекающими из нее различными схемами плотной упаковки изотропной векторной матрицы, тетраспирали и икосаэдра (Fuller, 1975, с. 112).

Биотенсегрити исходит из того, что эти геометроэнергоформы являются аттракторами, вокруг которых естественным образом организуется биология (Левин, 1990; Хуан и др., 2006; Серрао и др., 2017).

Понятно, что в этом случае в очередной раз встает вопрос о заполненности, о пустых зазорах в фуллеровском представлении о плотной упаковке, поскольку в живых организмах нет пустот. Как мы увидели, у этой проблемы есть элегантное решение — пенный, фрактальный принцип.

Несмотря на то, что икосаэдры одинакового размера не могут быть уложены друг к другу настолько плотно, чтобы полностью заполнить трехмерное биопространство, все пространства внутри них и между ними можно заполнить другими икосаэдрами различного размера, как это происходит с пузырьками пены. На упаковку неправильных многогранников между различными масштабами влияют те же самые принципы. Хорошая иллюстрация — пример с агрегацией клеток и свертыванием крови (Cines et al., 2014; Teich et al., 2016).

В самых малых масштабах атомы взаимодействуют посредством невидимых сил притяжения и отталкивания силы (Ван дер-Вальса, электростатика, ковалентность и т. д.) и самопроизвольно образуют жесткие кристаллы и гибкие молекулы, используя это в качестве средства редуцирования системы до более простого состояния (Hirst, 2013).

Атомы приобретают эти энергосберегающие конфигурации благодаря взаимосвязанным принципам геодезической геометрии, плотной упаковки и минимальной энергии, и, поскольку эти принципы составляют самые базовые правила самоорганизации, они должны применяться на каждом уровне даже в самом сложном организме (Фуллер, 1975, 220.04; Левин, 2006)!

Мы исходим из того, что все природные структуры являются сбалансированными энергетическими системами (в каждый момент времени), и в их основе лежат одни и те же базовые принципы.

Рис. 2.18. Модель джиттербага. (A) показывает треугольники векторного равновесия (ВР), вращающиеся вокруг разных осей. (B) Система выполняет всенаправленное сокращение, переходя через стадию икосаэдра к (C) октаэдру (и тетраэдру не показан) прежде чем вернуться в исходное состояние. (© Рори Джеймс)

В главе 12 исследуем, как могут существовать живые системы в состояниях, далеких от равновесия.

Фуллер объяснил, каким образом все эти энергетические формы могут трансформироваться из одного состояния в другое (фазовый сдвиг), меняя симметрию (Fuller, 1975, 223.80). Начав с векторного равновесия (рис. 2.14), он показал, как простая модель может демонстрировать энергетические характеристики структуры, расширяющейся и сжимающейся вокруг центральной точки (и имеющей прямое отношение к динамике тенсегрити), и назвал ее джиттербагом (Фуллер, 1975, 460.00; Verheyen, 1989; Edmondson, 2007, с. 179) (рис. 2.18 и 2.19).