СИММЕТРИЧНА ЛИ ЖИЗНЬ?

СИММЕТРИЧНА ЛИ ЖИЗНЬ?

Симметрия…есть идея, с помощью которой человек веками пытался объяснить и создать порядок, красоту и совершенство.

Герман Вейль

Введение

Особый интерес к проблеме симметрии в биологии вызван, помимо прочих факторов тем, что понятие “симметрия” выросло на изучении живых организмов, в первую очередь, человека. Само по себе оно было дано греческими ваятелями и слово “симметрия”, отвечающее понятию красоты или гармонии, приписывается скульптору Пифагору из Региума (V в. до н.э.). Известна работа другого греческого скульптора – Поликлета школы Аргоса – “Канон”.

Ко времени Пифагора и пифагорейцев понятие симметрии было достаточно четко оформлено и проанализировано. Слово симметрия выражало тогда однородное, соразмерное, пропорциональное, гармоничное в объекте, понималось как “тот способ согласования многих частей, с помощью которого они объединяются в целое”.

Великий Гете, поэт, естествоиспытатель и художник (он рисовал и писал акварелью), мечтал о создании единого учения о форме, образовании и преобразовании органических тел. Это он ввел в научный обиход термин морфология.

Пьер Кюри в начале нашего столетия сформулировал ряд глубоких идей симметрии. Он утверждал, что нельзя рассматривать симметрию какого-либо тела, не учитывая симметрию окружающей среды.

Под симметрией в биологии часто понимают повторение частей у животных или растений в определенном порядке, соотношение частей тела в размере, форме и относительном расположении, на противоположных сторонах от линии деления или распределенных вокруг центральной точки или оси. За исключением радиальной симметрии, внешняя форма имеет мало отношения к внутренней анатомии, так как животные, очень различные по анатомической конструкции, могут иметь один тип симметрии.

Луи Пастер всю жизнь намеревался вернуться к теме, с которой началась его научная деятельность. Да так и не собрался. У Пьера Кюри была заветная идея. Ей хотел он посвятить себя, разделавшись с радиоактивностью. Но не успел.

Оба ученых собирались заняться симметрией природы. В том, что она не стала главным делом жизни великих исследователей, виноват не только случай.

И Пастер и Кюри прекрасно понимали, что загадка симметрии потребует всей жизни. Пуститься в плавание по бескрайним просторам? Но ведь под ногами недавно открытая тобой территория, где еще так много предстоит сделать!

Собственно, и сегодня нет универсалов в этой области. Она так пугающе многогранна, что в наш век узкой специализации науки ученые обычно занимаются симметрией в виде хобби, выбирая небольшой участок, близкий к основной профессии. Места хватает на всех. Математики и биологи, кристаллографы и искусствоведы, инженеры и философы, астрономы и селекционеры, физики и врачи пытаются сообща справиться с загадками симметрии.

«Принцип симметрии в XX веке охватывает все новые области. Из области кристаллографии, физики твердого тела он вошел в область химии, в область молекулярных процессов и в физику атома. Нет сомнения, что его проявления мы найдем в еще более далеком от окружающих нас комплексов мире электрона и ему подчинены будут явления квантов». Этими словами академика В. И. Вернадского и хочется начать короткий разговор о принципах симметрии в природе.

1. Понятие симметрия

К слову «симметрия» мы привыкаем с детства, и кажется, что в этом ясном понятии ничего загадочного быть не может.

В курсе геометрии рассматриваются три вида симметрии.

· симметрия относительно точки (центральная симметрия);

симметрия относительно прямой (осевая или зеркальная симметрия). Если стать в центре здания и слева от вас окажется то же количество этажей, колонн, окон, что и справа, значит здание симметрично. Если бы можно было перегнуть его по центральной оси, то обе половинки дома совпали бы при наложении.

· симметрия относительно плоскости.

Эти виды симметрии человек встречает повсюду: в природе и кристаллографии, архитектуре и живописи, скульптуре и народном творчестве.

Однако наряду с привычными формами симметрии существуют и другие виды симметрии.

· Винтовая симметрия. Например, рассматривая расположение листьев на ветке дерева, видим, что один лист не только отстоит от другого, но и повёрнут вокруг оси ствола. Листья располагаются на стволе по винтовой линии.

· Знакомое понятие и параллельного переноса используются при определении так называемой переносной симметрии.

· Понятие поворота даёт представление о поворотной симметрии. Например, пятиконечная звезда, будучи повёрнута на 72⁰ (360⁰: 5), займёт первоначальное положение.

Симметрия многолика. Она обладает свойствами, которые одновременно и просты, и сложны. Даже человек, мало знакомый с геометрией, легко выберет из предложенных фигур наиболее симметричные

Не только симметричные формы окружают нас повсюду, но и сами биологические и физические законы пронизаны общим для всех них принципом симметрии.

12 3 4 Следующая ⇒