כיצד נוצרת סדרת פיבונאצ'י בטבע?

סדרת פיבונאצ'י היא סדרת מספרים שבה כל איבר הוא סכום שני האיברים הקודמים, לדוגמה: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13. תבניות המתאימות לסדרת פיבונאצ'י מופיעות בטבע בעצמים רבים ושונים, כגון קונכיות של חלזונות, אצטרובלים, סידורם של עלים וענפים על הגבעול ועוד. כעת הצליחה קבוצה של חוקרים סינים, בראשותו של Zexian Cao, לגרום לתבנית פיבונאצ'י להופיע באופן ספונטני בחומר אי-אורגני, באמצעות הנדסת לחצים.

החוקרים השתמשו בשני חומרים שונים ליצירת התבניות. חומר אחד שימש ליצירת הבסיס, ועוצב לצורה גאומטרית מוגדרת. חומר אחר שימש לציפוי הבסיס. המערך קורר בהדרגה, ובשל תכונותיהם השונות של החומרים, נוצרו לחצים אלסטיים שגרמו לחומר המעטפת "להתקמט" על גבי הבסיס, וליצור תבניות בצורות שונות.

מעבר לשליטה בגאומטריה הכללית של המבנה, לא נעשה כל ניסיון מכוון לקבוע את תבנית הקמטים, ואלה התהוו באופן ספונטני כך שהאנרגיה האלסטית היתה מזערית. פתרון של אנרגיה מזערית הוא הפתרון היציב הטבעי של כל מערכת פיזיקלית: צורתה הכדורית של בועת סבון, והתייצבותו של כדור בתחתית בור, הם פתרונות של אנרגיה מינימלית למערכות אלה.

החוקרים הבחינו כי התבניות שהופיעו על פני בסיס חרוטי (קוני) התאימו לסדרת פיבונאצ'י. פירוש הדבר הוא שסדרת פיבונאצ'י היא, במקרים אלה, התבנית הממזערת את האנרגיה האלסטית במערכת. יש בכך כדי להסביר מדוע צורה זו מועדפת במערכות ביולוגיות רבות, אשר נשלטות, לפחות חלקית, על-ידי מתח פנים ומנגנונים דומים. חוקרים מתחום הביולוגיה שיערו זה זמן רב כי שכיחותה של סדרת פיבונאצ'י בטבע מעידה על היותה יעילה מבחינה אנרגטית, אך זוהי הפעם הראשונה שניסוי פיזיקלי מדגים זאת.

ניסויים אלה עשויים להיות בעלי חשיבות מכיוון נוסף: הם מלמדים כיצד ניתן ליצור בקלות יחסית סריגים בעלי תבניות שונות, אשר עשויים להיות בעלי תכונות מעניינות בתחומי מחקר אחרים.