Pourquoi la nature est-elle pleine de motifs ?

Les motifs les plus typiques sont les rayures, les spirales, les taches, les ramifications, les mosaïques et les bulles. Ils illustrent tous la façon dont la nature crée sa propre géométrie, qui est étrange, belle et finalement parfaite. Mais comment est-il possible que des entités aussi dissemblables adoptent constamment la même forme ? 

Création de la nature : Des molécules cristallines

Les motifs à six bras des flocons de neige, qui sont dus à l’angle que prennent les atomes d’oxygène et d’hydrogène dans les molécules d’eau, sont les motifs hexagonaux les plus identifiables. Cependant, il existe de nombreux motifs géométriques autres que les hexagones, produits par de minuscules liaisons chimiques qui conduisent à la formation de cristaux extrêmement complexes.

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Selon le professeur Andrew Croll de l’université d’État du Dakota du Nord, « les cristaux moléculaires se forment de cette manière parce que c’est ainsi qu’ils minimisent leur énergie globale ». Comme des œufs dans un panier, ils s’intègrent mieux. Ils se faufilent dans ces minuscules ouvertures et y restent.

Toutefois, M. Croll souligne que plusieurs types de structures peuvent être trouvés dans la nature, même dans des composants qui ne semblent pas, à première vue, être de bons candidats pour des modèles. Une classe de molécules connue sous le nom de copolymère à blocs en est une illustration. Les longues chaînes moléculaires appelées polymères sont composées de sous-unités répétées. On les trouve souvent en couches désorganisées et elles sont utilisées pour créer du plastique. 

Des modèles à caractère spécifique

Même si certains motifs naturels n’adhèrent pas aux lois géométriques exactes de la récurrence des motifs, ils sont néanmoins reconnaissables. Même si les rayures d’un tigre ou d’un zèbre ou les taches d’un léopard sont des motifs géométriques irréguliers, nous pouvons les reconnaître comme des motifs naturels distincts. 

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Le père de l’informatique et mathématicien anglais de génie Alan Turing a utilisé le terme de « motifs de Turing » pour décrire ces motifs. Dans son article de 1952 intitulé The Chemical Basis of Morphogenesis (La base chimique de la morphogenèse), Turing a démontré comment des structures de taches et de rayures pouvaient émerger organiquement sans l’aide d’un état uniforme et homogène.

« Lorsque nous pensons aux rayures d’un tigre ou aux taches d’un léopard, nous pensons probablement à des motifs dans lesquels la tache ou la rayure est répétée, même si elle est imparfaite. Il n’y a pas le même degré de régularité sans faille que dans un damier, par exemple.” Ben Balas, professeur de psychologie à l’université d’État du Dakota du Nord, a expliqué que cette forme et cette caractéristique sont reproduites dans l’espace.

Une illusion visuelle

« Notre cerveau essaie toujours de comprendre ce qui se passe à l’extérieur de nous.” Selon le Dr Jess Taubert, de l’université du Queensland, l’organisme reconnaît et apprend des modèles, qui sont essentiellement des régularités statistiques dans l’environnement. Ces schémas aident l’organisme à déterminer comment réagir ou se comporter pour survivre.

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Cependant, un outil aussi puissant pour la reconnaissance des schémas peut être trompé en percevant des choses qui ne sont pas là. C’est le cas de la paréidolie, un phénomène visuel. Le phénomène consistant à voir des visages dans des objets inanimés tels que des rochers, des maisons ou des légumes est connu sous le nom de paréidolie faciale.

La paréidolie faciale serait si répandue parce que notre système visuel est conçu pour reconnaître les visages. En tant que primates évoluant en société, notre capacité à reconnaître la présence d’individus à proximité a été cruciale pour notre survie. Mais en raison de cette hypersensibilité faciale, nous percevons parfois des visages là où il n’y en a pas, explique le Dr Taubert. Pour aller plus loin, découvrez pourquoi la couleur bleue est si rare dans la nature.