Quá trình tiến hóa sinh ra sự phổ biến "tỉ lệ vàng"

Mới đây, một nhà khoa học tại ĐH Duke tuyên bố đã khám phá ra bí mật đằng sau sự phổ biến của tỷ lệ vàng, đó chính là do quá trình tiến hóa. Tỷ lệ vàng mô tả một hình chữ nhật với chiều dài bằng khoảng gấp rưỡi chiều rộng (chính xác là 1,618), còn được biết đến với tên gọi tỷ số vàng, con số vàng hay tỷ lệ thần thánh…

Tỷ lệ này là nguồn cảm hứng của nhiều nhà toán học và các nghệ sĩ trong nhiều thế kỷ. Người Ai Cập cổ đã dùng nó để thiết kế các Kim tự tháp, các kiến trúc cổ Athen đã dựa rất nhiều vào nó và nhiều nghệ sĩ đã có những tác phẩm lấy khuôn mẫu từ tỷ lệ vàng. Leonardo da Vinci đã dùng tỷ lệ này vẽ chân dung Mona Lisa và Vitruvian Man.

Trong hội họa, tỷ lệ vàng xuất hiện rất nhiều dưới dạng hình chữ nhật vàng. Bắt đầu bằng việc vẽ một hình vuông có cạnh là a rồi chia đôi một cạnh ra, tiếp theo lấy trung điểm cạnh đó, vẽ một đường tròn có bán kính là khoảng cách từ trung điểm đó đến một trong hai đỉnh còn lại của hình vuông, cắt cạnh chứa trung điểm tại một điểm, nối điểm đó như hình vẽ ta sẽ có một hình chữ nhật vàng.

Mới đây, một nhà khoa học tại ĐH Duke tuyên bố đã khám phá ra bí mật đằng sau sự phổ biến của tỷ lệ vàng, đó chính là do quá trình tiến hóa.

Adrian Bejan, giáo sư cơ khí tại ĐH Duke cho rằng tỷ lệ vàng là tỷ lệ hình học đẹp nhất vì mắt người có thể quét nhanh nhất một hình ảnh khi nó có dạng một hình chữ nhật mà độ dài các cạnh tuân theo tỷ lệ vàng.

“Khi bạn nhìn ngắm những tác phẩm nghệ thuật và các công trình kiến trúc, bạn sẽ thấy tỷ lệ vàng ở khắp mọi nơi”, Bejan cho biết “Mắt người nhận thông tin hiệu quả hơn nhiều khi nhìn từ trái sang phải hoặc từ phải sang trái so với theo chiều dọc”.

Năm 1996, Bejan đã phát triển lý thuyết “Quy luật hình thành” (Constructal Law), trong đó ông cho rằng mỗi hệ thống hữu hạn (lưu thông, dịch chuyển bên trong) phải giảm thiểu tính không hoàn hảo và cách tốt nhất để làm được điều đó là phân phối tối ưu tính không hoàn hảo đó cho hệ thống (chứ không phải triệt tiêu chúng).

Sự phân phối tối ưu tính không hoàn hảo sẽ tạo nên hình dáng của hệ thống, chính là quá trình tiến hóa. Lý thuyết này cho rằng các hệ lưu thông như phế quản và các đồng bằng sông được hình thành trong quá trình tiến hóa để làm cho dòng lưu chuyển trở nên dễ dàng hơn nhờ phân phối tính không hoàn hảo tối ưu.

Bejan tin rằng lý thuyết này có thể giải thích được sự phổ biến của tỷ lệ vàng trong tự nhiên là do quá trình tiến hóa dựa trên phân phối tính không hoàn hảo.

Bejan lập luận rằng sự quan sát thế giới bên ngoài cơ bản là theo phương ngang, không khác biệt giữa một người đang ngắm một bức tranh hay một con linh dương đang ngắm nhìn đồng cỏ. Đối với con linh dương, nguy hiểm thường rình rập từ phía sau chứ không phải từ phía trên hay phía dưới. Do đó, tầm nhìn của nó sẽ tiến hóa theo chiều hướng mở rộng phương nhìn ngang. Tầm nhìn đã phát triển, theo hướng làm con thú trở nên nhanh nhạy hơn, thông minh hơn, an toàn hơn.

Còn ở con người, hình dáng bầu dục dẹt ngang của mắt cũng chứng minh quy luật này cũng đúng với chúng ta. Quá trình tiến hóa này cũng khiến cho quá trình xử lý thông tin hình ảnh trong não đi theo hướng quét ngang.

“Khi động vật phát triển các cơ quan quan sát, chúng giảm thiểu nguy hiểm từ phía trước và bên hông”, Bejan cho biết. “Điều này làm cho các loài động vật trên trái đất tiến hóa theo hướng an toàn và hiệu quả hơn. Dòng phát triển của các loài động vật đi theo hướng có lợi để tồn tại, ít nguy hiểm và ít mối đe dọa”.

Đối với Bejan, tầm nhìn và nhận thức tiến hóa cùng nhau và đều là một phần của sự vận động. Sự tăng hiệu quả truyền thông tin từ thế giới bên ngoài qua mắt tới bộ não tương ứng với sự chuyển thông tin qua các kiến trúc phân nhánh của dây thần kinh và não.

Trong nhiều sách và tài liệu suốt một thập kỷ qua, Bejan đã chứng minh được lý thuyết quy luật hình thành dự báo một loạt các thiết kế hệ thống lưu thông trong tự nhiên, từ sinh vật học, địa lý cho tới động học xã hội và tiến bộ công nghệ.

Ứng dụng gần đây nhất của lý thuyết trên để giải thích những bí ẩn của tỷ lệ vàng xuất hiện trong Tạp chí Quốc tế về Thiết kế, Thiên nhiên và Động sinh thái học (International Journal of Design & Nature and Ecodynamics).