Студенческий меридиан
Журнал для честолюбцев
Издается с мая 1924 года

Студенческий меридиан

Найти
Рубрики журнала
40 фактов alma mater vip-лекция абитура адреналин азбука для двоих актуально актуальный разговор акулы бизнеса акция анекдоты афиша беседа с ректором беседы о поэзии благотворительность боди-арт братья по разуму версия вечно молодая античность взгляд в будущее вопрос на засыпку встреча вузы online галерея главная тема год молодежи год семьи гражданская смена гранты дата дебют девушка с обложки день влюбленных диалог поколений для контроля толпы добрые вести естественный отбор живая классика загадка остается загадкой закон о молодежи звезда звезды здоровье идеал инженер года инициатива интернет-бум инфо инфонаука история рока каникулы коллеги компакт-обзор конкурс конспекты контакты креатив криминальные истории ликбез литературная кухня личность личность в истории личный опыт любовь и муза любопытно мастер-класс место встречи многоликая россия мой учитель молодая семья молодая, да ранняя молодежный проект молодой, да ранний молодые, да ранние монолог музей на заметку на заметку абитуриенту на злобу дня нарочно не придумаешь научные сферы наш сериал: за кулисами разведки наша музыка наши публикации наши учителя новости онлайн новости рока новые альбомы новый год НТТМ-2012 обложка общество равных возможностей отстояли москву официально память педотряд перекличка фестивалей письма о главном поп-корнер портрет посвящение в студенты посмотри постер поступок поход в театр поэзия праздник практика практикум пресс-тур приключения проблема прогулки по москве проза профи психологический практикум публицистика путешествие рассказ рассказики резонанс репортаж рсм-фестиваль с наступающим! салон самоуправление сенсация след в жизни со всего света событие советы первокурснику содержание номера социум социум спешите учиться спорт стань лидером страна читателей страницы жизни стройотряд студотряд судьба театр художника традиции тропинка тропинка в прошлое тусовка увлечение уроки выживания фестос фильмоскоп фитнес фотокласс фоторепортаж хранители чарт-топпер что новенького? шаг в будущее экскурс экспедиция эксперимент экспо-наука 2003 экстрим электронная москва электронный мир юбилей юридическая консультация юридический практикум язык нашего единства
Голосование
Редакционный совет

Ростовцев Юрий Алексеевич
Главный редактор издания

Репина Ирина Павловна
Генеральный директор издания


Святослав Бэлза, Юлия Казакова, Ольга Костина, Кирилл Молчанов, Тимур Прокопенко, Владимир Ситцев, Людмила Швецова, Кирилл Щитов, Валентин Юркин


Наши партнеры










Номер 03, 2012

Высшая гармония мира

В сердце природы симметрия записана от спиралей раковин до сочетания молекул живого.

В новый 1610 год астроном Иоганн Кеплер подготовил подарок своему другу и защитнику при дворе Рудольфа II Вакеру фон Вакенфельду. И сопроводил его следующим текстом: «Мне хорошо ведомо, что вы любите Ничто... Что за предмет вам подойдет, как напоминание о Ничто? Он должен быть незначительным, маленьким по размеру, нижайшей стоимости и не может долго существовать. Иными словами, это должно быть почти Ничто».

Это ничто, подарок Кеплера, – хлопья снега. В Праге, где он живет, снежинки падают миллиардами. Эфемерные кристаллы, носящиеся по воле ветра. В глазах астронома это Ничто и есть Всё. Его симметрия открывает структуру мира, как и орбиты планет, которые Кеплер видит как встроенные геометрические фигуры, как соты в улье или как зерна граната, которые сжатыми рядами сидят в плоде.

Снежинка – «космопоэтический» предмет, «производитель мира», по словам Кеплера. Эфемерный, но постоянный, как Космос. Для астронома, помешанного на мистицизме, признание его равномерности и его почитание суть воздание хвалы Творцу, который там и сям рассеял доказательства своего безграничного величия.

Этой восхищавшей Кеплера симметрии математики ХХ века дали объединительное определение: речь идет о неизменном характере одного объекта по отношению к некоторым геометрическим операциям, таким, как вращение, переход или наложение. Так снежинка и бабочка могут наложиться друг на друга только после поворота на 180о, а наши кисти закрывают друг друга лишь при соединении палец к пальцу.

Понятие симметрии появилось в истории довольно поздно. Мыслители античности больше культивировали эстетическое чувство, основанное на гармонии (этимологически «справедливые пропорции»): об этом свидетельствует круг, ассоциировавшийся с траекторией звезд, форма пирамид и конструкций, возведенных с учетом золотого числа. Но в Возрождение понятие становится необходимым. Голландский гуманист Эразм восхваляет художника Дюрера в следующих словах: «В дополнение к Леонардо да Винчи, который в своем рисунке «Человек Витрувия» подчеркивает симметричный характер идеального тела, Дюрер уточняет точные размеры канонов красоты».

Сегодня, как и предчувствовал Кеплер, этот скрытый порядок стал «космопоэтической» идеей, и работает она в полную силу. Физики материалов используют ее, чтобы получить особые оптические свойства, кристаллические формы, тепловую или электрическую проводимость. Биологи идут этим путем для расшифровки роста растений и дифференциации клеток. Химики с ее помощью пытаются интерпретировать эффективность белков. А специалисты по материи ищут ее малейшие проявления: симметрия атомного ядра гарантирует его стабильность, поскольку радиоактивный элемент асимметричен.

В швейцарском ЦЕРНе физики находятся в поисках симметричных частиц, полностью идентичных уже обнаруженным. Эта математическая нить Ариадны оказалась весьма плодотворной. Видимая регулярность всегда скрывает симметрию по отношению к некой привилегированной оси. Любое отступление от этого правила выглядит загадкой, доказательством возникновения особого явления.

Регулярность форм была вначале исследована в минеральном мире. По какой причине грани кальцита или кварца, а также кристаллы пирита (сульфид железа), которые находят в шахтах, всегда имеют один и тот же угол? Шахтеры считали это результатом некой священной силы, пока в начале XVII века не началось математическое изучение кристаллов.

В основополагающем эссе, появившемся в 1784 году, кристаллограф Рене Жюст Хаюи рассказал, как крупный кристалл кальцита выпал у него из рук. Он разбился на множество кусков, похожих друг на друга. Удивленный ученый продолжил дробить куски, наблюдая осколки в лупу. Все они имели ромбовидную форму. Рассказывая эту басню, не пытался ли Хаюи скрыть работы своего соперника Жана-Батиста Роме де Лиля, отца кристаллографии? Он определил самый мелкий фрагмент в форме полного кристалла пирита, который он назвал «встроенной молекулой», но это название давно устарело.

На самом деле, наблюдая симметрию фрагментов кристалла, Хаюи удалось воссоздать расположение молекул в пространстве. То, что он идентифицировал, есть «элементарная сетка» кристалла, которая до бесконечности повторяет форму минерала. Его ученики Огюст Браве и Габриэль Делафосс будут сомневаться, что физические свойства кристаллов (твердость, электропроводимость...) имеют связь с их структурой в пространстве, но им не удалось сформулировать это интуитивное прозрение.

Для этого придется ждать ХХ века: вначале станет известно, что материя состоит из соединенных атомов, образующих молекулы. Если тело чистое – состоит из одного-единственного химического элемента, как газ двуокиси кислорода, которым мы дышим, – его молекула симметрична: две идентичных сферы, связанных между собой на манер гантелей. Но стоит получить сложное вещество, чьи молекулы составлены из разных атомов – значит, разных размеров, – как симметрия нарушается...

Так, крупные молекулы на основе углерода, которые входят в состав живой материи, обладают асимметричной пространственной структурой: углерод лежит в центре тетраэдра, чьи вершины заняты соединениями различных атомов. Этот тип молекул получил название «хираль» от греческого kheir, рука. Ибо он не накладывается на свое изображение в зеркале, как наша рука.

Такая хиральная молекула имеет две разновидности с различными физико-химическими свойствами, несмотря на один и тот же химический состав. Одна молекула может быть бактерицидной, другая – нет. Одна может образовывать органические растворители, другая – нет. Для их различения требуется анализ их оптических свойств: одна отклоняет поляризованный свет направо, вторая – налево. Молекулы живого являются только левой разновидностью, хотя пока неизвестно, почему...

Что касается происхождения видимой симметрии существ, то и здесь загадка. К примеру, лепестки цветов упорядочены по радиальной симметрии, а тело насекомых имеет несколько идентичных сегментов. У позвоночных преобладает двусторонняя симметрия.

Откуда такое постоянство? Симметрия живых существ зачастую является адаптацией к условиям среды. Симметрия позволяет оптимизировать расход энергии в зависимости от массы. Она двусторонняя для млекопитающих, на которых действует гравитационное поле, а для бактерий она радиальная, что облегчает улавливание солнечной энергии.

Сегодня перед Кеплером был бы несметный выбор подарков: раковины, чья спираль характерна для определенного вида, цветок с упорядоченными лепестками или глоток кислорода. Все эти объекты эфемерны и являются носителями видимой и невидимой симметрии.

Подготовила Анастасия ГРИГОРЬЕВА


К началу ^

Свежий номер
Свежий номер
Предыдущий номер
Предыдущий номер
Выбрать из архива