/noindex>


Waar ging het over?

Foto’s van Grow with the Flow zijn te zien op onze Flickr-pagina; van de bezoekers met hun curiosities, van de curiosities in het kabinet en van de gebeurtenissen op de avond. Er zijn ook 5 kleine filmpjes.

Hieronder uitleg van de gebeurtenissen op de avond:

 

groei met richting

Kickoff was een (stukje van een) heerlijk ouderwets filmpje van Amerikaanse houthakkers die stammen door de rivier stroomafwaarts laten brengen. Als op een groep, een wolk, een hoeveelheid deeltjes die een richting hebben (dus geen balletjes of kubusjes, maar balken) een kracht wordt uitgeoefend, zoals de stroom van een rivier, dan zullen ze parallel aan de richting van de stroom bewegen. Zo ontstaat een richting in groeiend weefsel (zg. anisotropie). In cellen zijn die balkachtige deeltjes de zg microtubules.

Zo ook – vergeten te doen – kun je een krant scheuren, en onmiddellijk blijkt dat het papier een duidelijke voorkeur heeft, je kunt in de ene richting bijna onmogelijk recht scheuren, in de richting haaks daarop gaat het als vanzelf… De papiervezels worden bij de productie in snel stromend water langs elkaar gelegd, en zo krijg het papier zijn onmiskenbare ‘looprichting’.

groei zonder richting: zeepbel

Als er in de groei geen richting zit, dan krijg je een aardappel, of beter nog: een bel. Zoals een zeepbel. Op zeepbellen en druppels van viscueuze materialen werken natuurlijk wel zwaartekracht en andere omgevingskrachten.

slager

Vlees heeft een duidelijke vezelrichting. En al vindt de slager dat maar mondjesmaat van belang, hij zal toch (bijna) nooit met die vezelrichting mee snijden.

kort verhaal ‘Kistjes’

Van het molesteren van vlees naar het molesteren van een zwangere vrouw (de hoofdpersoon van het verhaal van Sanneke van Hassel) was maar een kleine stap. In een ander filmpje, dat we op de achtergrond vertoonden, zie je een prachtige zeepbel, waarin de eerste cellen van het menselijk embryo op weg zijn naar de baarmoederwand. Ook visioenen van het baren van levende kippen of schapen in wintervacht (zoals die hoofdpersoon ze krijgt) passen in de gedachte dat overal waar iets groeit, er van alles mis kan gaan.

Al is Annemiek Cornelissen werktuigbouwkundig ingenieur en houdt zij zich bezig met de natuurkundige aspecten van groei, een van haar drijfveren achter die belangstelling is de strijd tegen kanker. Haar onderzoek spitst zich toe op het ontstaan van aderen in eierdooiers en in jonge kwalletjes, in de hoop dat wonderbaarlijke proces van groeien ooit beter te begrijpen (kanker is een vorm van ontspoord groeien).

filmpjes

Vandaar dat we voor alle filmpjes op de achtergrond een wilde greep hebben gedaan uit vormen van groeien. Groei door aggregatie, hier gegenereerd door een computer (want wiskundige modellen kunnen dit mooi beschrijven) en in een simpel proefje: zoutkristallen groeien ook door aggregatie. Vincent Fleury’s foto’s laten andere cristallisatiefenomenen zien. Fleury werkt aan dezelfde onderzoeksgroep als Annemiek. We mochten ook gebruik maken van Vincent Fleury’s filmpjes die allerlei ontwikkelingsstadia laten zien van kippeembryo’s.

Veel groei gaat gepaard met vertakkingen. Voorbeelden van die vorm vind je terug in onze longen, mierennesten, bliksemschichten, rivierlopen, aderstelsels, bomen, wortels, erwten, tomaten, bramen (Attenborough, erg mooi!), etc. Slijmzwammen maken de meest efficiënte netwerken. (Een mooi proefje met slijmzwammen ging als volgt: op de stations op een kaart van het Tokyo metro netwerk legden de onderzoekers voedsel voor de slijmzwam, en daarna legde de zwam bijna automatisch dezelfde verbindingen als het railnetwerk.) Meer slijmzwammen, die er precies uitzien als de computermodellen van groei door aggregratie. (klein extraatje: kanalen in de slijmzwammen) Ook prachtige vertakkingen ontstaan bij het oplossen van aluminium. Het lijkt allemaal op groei volgens Laplace. Feestelijk laatste voorbeeld van vertakkingen: sterretjes.

Als de huid groeit, rekt hij op; bij zebra’s is dat terug te zien in de tekening, bij mensen is het te herkennen in striae.

Wat bij deze ratjetoe aan filmpjes opvalt, is dat de vormentaal van natuurkundige en biologische groeiprocessen soms zo vergaand op elkaar lijken. Verbijsterend zijn ook zg chemische tuinen. Wat er uitziet als de groei van schimmel-achtigen of eenvoudige planten, is een chemische reactie.

experiment

Dat was ook de achtergrond van het experiment dat Sachi en Annemiek uitvoerden. Annemiek is gefascineerd door de gedachte dat fysische regels veel meer dan veelal wordt gedacht een rol spelen bij biologische processen. Het experiment bestond al, maar wordt nooit uitgevoerd op de schaal waarmee het in Felix te zien was. Het heet de Hele Shaw cell, hier in twee verschillende versies, A en B. En variaties, die hier en daar lijken op de patronen die Sachi en Annemiek tevoorschijn toverden bij het opruimen. Spreading flowers is technisch een ander experiment, maar de vorm van het resultaat is diepgaand verwant.

Eerst lieten Sachi en Annemiek dikke zeep tussen twee platen plexiglas lopen. Langzaam ontstond er een mooie ronde witte vorm. Daarna blies Sachi met een fietspomp lucht in de zeep. De lucht en de zeep kunnen niet makkelijk mengen; de lucht is zeer vloeibaar, de zeep veel minder. De lucht zoekt een plek waar hij de zeep opzij kan krijgen, en waar dat gebeurt, spoedt de lucht zich opeens, als bij een dijkdoorbraak, verder de zeep in, daarbij steeds weer plekken zoekend waar een nieuwe vertakking zich de zeep in kan boren. Dat is een vage omschrijving, en ik houd me voor betere aanbevolen.

meer over de filmpjes

Overige filmpjes die we lieten zien gingen over dingen die allemaal zijdelings of direct met het experiment te maken hebben, zoals viscositeit, oppervlaktespanning, zelf-organiserende systemen, zoals mensenmenigtes. Growth of eutectic colonies during directional solidification is een prachtig filmpje, waarvan we u bezweren dat het met ons onderwerp te maken heeft, maar de precieze betekenis moeten we op een later moment bij Annemiek navragen. Grafisch is het een juweeltje.

Annemiek’s collega Vincent Fleury  heeft ook vortices bespeurd in de dooier (want dat is wat een kippeembryo is) – wervelingen die ontstaan in bewegende vloeistoffen en gassen. Dat heet ook wel turbulentie.

Hele-Shaw Ferrohydrodynamics is een uitbreiding van de ‘gewone’ Hele Shaw cell, waarbij een ferrofluid – een vloeistof waarin nanodeeltjes metaal zitten – opgesloten zit in een andere, die elkaar wederzijds afstoten. Onder de cell wordt een magneet bewogen. De ferrofluid vertoont de meest fantastische vormen. Ten slotte nog een grapje met metaaldeeltjes en een papiertje en magneten, waarbij de dierlijke associatie onontkoombaar is.

tot slot

Ten slotte: de foto bij deze post. Iemand heeft niet veel eerder dan ik op het strand gelopen, ‘le grand sable’ aan de normandische kust. Het strand loopt bijna horizontaal, van bovenin het beeld naar mijn voet toe; de zee is ver achter mij. Eb, het water wil terug naar zee. Het water versnelt het kuiltje in. Verschillende stroompjes voegen zich samen, winnen aan kracht en nemen steeds meer zand mee. Dit patroon is groei volgens Laplace. Dat herken ik nu, net als de patronen die ontstaan langs de wand van een leeggedronken glas karnemelk. Ik ben betoverd door het overal opduiken van dezelfde vormen. Maar echt begrijpen doe ik het niet, evenmin als ik begrijp hoe het kan dat deze dingen wiskundig in hetzelfde leerboek passen. Mooi blijft het, heel erg mooi.

Floris Tilanus, 10 juni 2011