Publicado el 2021-05-03 en Licenciatura y Licenciatura en Ingeniería Civil

La naturaleza construye con matemáticas

Por Lucrecia Huerta González

 

Con frecuencia nos sorprendemos ante la majestuosidad y perfección de algunas obras que ha creado el hombre a lo largo de la historia: enormes edificios que cumplen diferentes funciones, desde las Pirámides de Egipto hasta el Museo Guggenheim en Bilbao, o las obras de infraestructura que solventan problemas urbanos o de servicios como los Acueductos Romanos o los Puentes levadizos en Holanda. La constante de estas obras es su funcionalidad, pero también su valor estético, mismo que logra despertar sentimientos de admiración por su belleza.

Pero, ¿cómo se imaginaron esta perfección los autores de estas obras? ¿Hay un momento de “inspiración divina”? ¿Le hablan al oído “las musas” y a veces por lo ingenioso o evidente de las soluciones adoptadas también surge la pregunta envidiosa: ¿por qué no me ocurrió a mí?

No se puede responder con certeza a estas preguntas, pero sí hay una constante que han manifestado quienes han realizado algunas de estas obras increíbles: la naturaleza es la mejor musa. Los grandes creadores artísticos toman los modelos naturales para reproducirlos en paisajes, fotografías, películas y otros; los creadores “técnicos” hacen otro tanto y las obras que además de ser funcionales, también son bellas desde el punto de vista estético y todo parte de la observación para imitar estas buenas prácticas de la naturaleza.

 

La espiral áurea 

El número áureo es la proporción entre los lados de un rectángulo que se construye a partir de un cuadrado y tiene a su vez proporciones fijas que al repetirse, corresponden al número Phi = 1.618…

 

 

La observación de las formas naturales desde la antigüedad llevó a los griegos a estudiar y posteriormente a imitar estas proporciones con magníficos resultados. Relacionando la espiral serie de Fibonacci donde se parte de un cuadrado. Esta serie es una sucesión de números donde cada número es la suma de los dos anteriores y si se divide en esta serie cada número entre su predecesor, la tendencia es llegar al número Phi = 1.618…

 

 

Desde la perfección del crecimiento de las hojas en árboles y plantas, que obedecen a la serie de Fibonacci y que se transforman también en el ángulo áureo hasta el ejemplo perfecto del Nautilus, pasando por el objeto de estudio del propio Fibonacci: la reproducción de los conejos, tenemos los mejores ejemplos de lo que pueden ser las estructuras perfectas.

 

 

Y precisamente, inspirados en esos ejemplos, los grandes constructores replican en sus obras esa perfección, donde además de la belleza de esta proporción se encuentra también la funcionalidad.

 

 

Tenemos el ejemplo de la arquitectura clásica siguiendo esta proporción en obras como el Partenón en Roma, que siempre es un referente cuando se habla de proporciones perfectas y la fachada de Notre Dame en París que igualmente contiene la espiral áurea y es una obra reconocida por su belleza y equilibrio.

 

 

Y también en obras más contemporáneas como la que es conocida como la Casa Fibonacci en Barcelona y el Vitral en espiral de la Capilla de Acción de Gracias, Dallas, Texas; incluso en el diseño de autos se aplica la espiral áurea.

 

 

 

Como se observa, los ejemplos son múltiples y variados y una síntesis ejemplar de la inspiración a partir de la observación de la naturaleza es la obra de Antoni Gaudí, el famoso Arquitecto catalán. Una de las principales aportaciones de Gaudí es el haber fusionado, de manera ejemplar, la arquitectura con la ingeniería, la forma y la mecánica, la estética y la estática; la belleza y la estructura. Lo anterior queda de manifiesto en sus obras que, en su tiempo, resultaban demasiado vanguardistas pero que ahora valoramos y apreciamos por su originalidad y belleza; un ejemplo de la aplicación de estos conceptos es La Casa Milá, donde se aplica su concepto del “Diseño Orgánico”, inspirado en el mar y por supuesto en su obra cumbre, la Sagrada Familia, que contiene múltiples ejemplos y referencias de estructuras y formas naturales.

 

 

Además de los acomodos que siguen la serie de Fibonacci, hay otros ejemplos naturales que han servido para optimizar recursos y mejorar diseños en diversas áreas, como es el caso del acomodo perfecto de las celdas hexagonales de los panales de abejas, que, de acuerdo a diversos estudios que se han hecho desde el siglo I de nuestra era, determinan que la forma hexagonal se debía a que era esta la estructura que permitía construir celdillas con mayor espacio (importante para almacenar cuanta más miel mejor) usando la menor cantidad de cera. En 1999 fue demostrada matemáticamente esta teoría por el catedrático de la Universidad de Michigan Thomas C. Hales.

Otro dato interesante es que al inicio, con la cera caliente, se forman celdas circulares y se vuelven hexagonales cuando la cera se enfría.

Otra referencia sumamente interesante se presenta con la formación de burbujas de jabón, que cuando se forman son perfectamente esféricas (mayor volumen almacenado con menos superficie) pero si logramos reunir algunas, tienden a compartir lados que forman precisamente, hexágonos. Este acomodo sin desperdicio ha sido sumamente importante en el desarrollo de modelos de producción y de elementos, por ejemplo, en las naves espaciales que no solo optimizan el consumo de material sino también dan cuenta de un buen funcionamiento basado en la perfección de esta forma.

 

Así es que, si como constructor o proyectista, te sientes perdido o poco creativo al desarrollar una idea, simplemente voltea a mirar detalladamente cómo resuelve la naturaleza los problemas no solo estéticos sino también estructurales, quizá en esta Gran Maestra encuentres la solución.

 

El constructor del futuro se basará en la imitación de la naturaleza, porque es la forma más racional, duradera y económica de todos los métodos.

Antoni Gaudí

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