И. Харгиттаи, М. Харгиттаи - Симметрия глазами химика (1109026), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Когда одна из игл становится «сильно перегруженной» в некотором месте, в ней индуцируются продольные колебания. В узловых точках таких колебаний будут выбрасываться дендритные ветви, которые оказываются равноудаленными, как показано на рнс. 2-38, г-е. Как же стоячие волны в одной из ветвей взаимодействуют с себе подобными в другиху Такое взаимодействие осуществляется через центральную часть снежинки, в которой сходятся все лучи и через которую проходит ось симметрии. Это место сочленения ретранслирует все частоты колебаний, индуцируя те жс самые узлы во всех лучах.
Таким образом, Маклаклан утверждает, что дендритное развитие идет идентично во всех ветвях и оно не зависи ~ от какой-либо выбранной ветви, для которой произошло изменение условий. Художественное описание красоты и симметрии снежинок дано в книге Т. Манна «Волшебная гора» [1б): «... И правда, маленькие, 4б Глана 2 6 ф д Рис.
2-38. Иллюстрация согласованного роста (а е) плести ее~ней снежинки по Маклаклану НХ1, основанная на его теории стоячих волн. Фотографии снежинок взяты из коллекции Бентли 1191. Нрос~ыс и х нгйшпровлшнчс ~ипы симметрии беззвучные хлопья все гуще падали на горное плато. Ганс Касторп вышел из-под деревьев, протянул руку и глазами исследователя-дилетанта стал разглядывать хлопья, опустившиеся на его рукав. С виду это были бесформенные клочочки, но он уже не раз смотрел на им подобные через свое увеличительное стекло и отлично знал, из каких изящных, отчетливо сделанных крохотных драгоценностей они составляются — нэ подвесок, орденских звезд, брильянтовых аграфов; роскошнее и тщательнее их не мог бы сработать самый искусный ювелир.
Да, с этими пушинками, бременем ложивьчимися на деревья и устилавшими просторы, по которым он носился на лыжах, дело все-таки обстояло иначе, чем с детства ему привычным морским песком, который они напоминали: оии, как известно, состояли не из мельчайших каменных крупинок, а из мириадов водяных частиц, в процессе замерзания откристаллизовавшихся в симметрическое многообразие, -частиц той неорганической субстанции, которая струится н жизненной плазме, в растениях, в человеческом теле, — и среди мириадов волшебных звездочск. с их недоступной зрению. не предназначенной для глаз человеческих, тайной микро- роскошью ни одна не была похожа на другую. Здесь наличествовала беспредельная изобретательность, нескончаемое рвение видоизменять, скрупулезно разрабатывать одну и ту же основную схему — равносто- ронний и равноугольный шестиугольник.
Но каждое из этих студеных творений было в себе, безусловно, пропорционально, холодно симметрично, и в этом-то и заключалось нечто зловещее, антиорганнческое, враждебное жизни; слишком они были симметричны. такою не могла быть предназначенная для жизни субстанция, ибо жизнь содрогается перед лицом этой точности. этой абсолютной правильности, воспринимает ее как смертоносное начало, как тайну самой смерти.
И Гансу Касторпу показалось, что он понял, отчего древние зодчие, воздвигая храмы, сознательно, хотя и втихомолку, нарушали симметрию в распорядке колонн», Холодность и безжизненность слишком высокой симметрии подобна красоте гсксагональной симметрии кристалла снега, как это прекрасно выражено Т, Манном. М. Поляни ~201 отмечал, что идеально упорядоченная окружающая среда не подходит для человеческого жилища, а кристаллографы Федоров и Бернал просто говорят, что «кристаллизация-это смерть» 12Ц*.
Интерес человека к снежинкам имев~ дош.ую историю. Наиболее раннее зарегистрированное упоминание о формах снежинок восходит ко 11 в. до и. э. и относится к Китаю согласно Нндхему и Лю Чудьену [221. » В этой связи уместно привес ги высказывание акад. Н. В. Белова, пытавпжгося объяснить сунзествование у некоторых живых организмов такого вида симметрии, который не встречается в мире крис галлов: «Мо".кно думать, что пятерная ось является у мелких организмов своеобразным инструментом борьбы за существование, страховкой против окаменения, против кристаллизации, первым шагом которой была бы их кооимка» решеткой». Прим. нерее. Рнс.
2-41 . Эскизы снежинок, сделанные Дои (1832 г) и взятые из книги г163. Воспроизводится с разрсгоенпя. Рис. 2-40. Зарисовки Скорсби в его вахтенном журнале (!806 г.), взятыс нз книги 125!. Воспроизводится с разреп~ения. Рис. 2.42. Микрофотографии снежинок, сделанные Бентли и взятыс из книги )19]. Г!росг ые н ломбнннронанньы пспы снммсг рни Гсшиа 2 Типы Поги руягы Главная группа Пластинка (Р) !. Праянльная, плоская С неправильным числом лучей 3. !2 лучей 4 Неправильной формы 5. Пространственная группа пластинчатых лучей а) Столбик с ггл,гстггнксгмн б) Столбик с лсндрнтамн в) Уяенч шньш столбик а) Пули с пластинками б) Пули с лендризами 2.
Пули с пластинками 3 Неправильной формы Столбчатые с расширенными боковыми гранями Иней (й) кристаллы, аыпадлго- 2. шие из облаков, слил- 3 шиеся частицы 4. Иней Толстые пластинки Крупообразный !'лавная груПпа Подгруппа Типы а) Шестнуг ольный о) Снежные зерна а) Шестиугольный б) Снежные зерна а) Конусообразный Игла (]Ч) 1.
Простая 2. Комплекс ! Простой а) Злемеггтарная игла б) Пучок игл Снежная крупа Столбик (С) а) Пирамида б) Пуля а) Шестигранный а) Пули б) Столбики Сне кная мстила !. Лел неправильной формы 2. Иней (1) 3. Смесь 2. Комплекс Общая классификация кристаллов снега по Накайя приведена в табл. 2-1 и на рис.
2-43. Плоские гсксагональные кристаллы являются самыми обычными и наиболее известными. Они же и будут описаны подробнее, следуя классификации Накайя. ГГраапал гг.гсгстпигггса (Р!а). Такая форма развивается при низкой степени пересыщения и когда температура виже той, при которой образуются дендриты. Лучи ссшпарггой фариы (Р1б) и сииракие лгчи (Р1г). Оба этих вида являются промежуточными формами между простой пластинкой и дендритом. Лросгпая звезда (Р1д). Это простейший дендрит с шестью прямыми лучами, расходящимися от центра.
Деидриш (дреновидная форма) (Р1е). Эта форма является разннтием простой звезды, когда на главных ветвях появляются маленькие веточки. Ее также называют правильным дендритом. Лаиаротиикаоаразный (Р1ж). В этой форме сеть хорошо развитые веточки, расположенные параллельно друг другу. Л.гаегпинка с веточки.ни (Р1в) или с дендритиьгми нрсгдоггжегсггссми (Р1и). Это комбинации пластинчатого види и дендритных ветвей. Пластинчатая форма обычно развивается в высоких слоях атмосферы.
Дендриты образуются по мере приближения кристаллов снега к поверхности земли. Поянятся ли простые удлинения на углах пластинки нли же разовьются большие дендрнты, зависит от толщины атмосферного слоя и погодных условий. Делдриты с нсгашнинкахш (Р1з). Это есть противоположность для пластинки с дендритнымн продолжениями (Р1н), поскольку пластинки вырастают на концах шести дендритных ветней Чтобы подчеркнуть симметрию л! 6:гн для снежинок, на рис.
2-44 приведен кристалл папоротникообразпого вида. Его центральная часть является достаточно плотной и широкой, а по направлению к концам кристалл постепенно утончается. Таалиия З-!. Обшся класс«фи«алия снежных крнсталлоа по Пак«йя (]61 Комплекс «столбик !. Столбик с пляс~инками пластинкая (СР) на кошшх а) Просз.ая пласгинка б) Лучи секторной формы а) Пластинка с простыми разветвлениями г) Широкие лучи д] Простая заезда е] Обычный дсндриз ж) Папоротггиьоооразггая з) Звезда с пзастинкамн на концах и) Пластинка с дсилритными разветвлениями а) Три луча б] Четыре луча а) Остальные а) Папоротннкообразн,гя б) Широкис лучи Много вариантов а) Пространственная шестиугольная б] 1',ыхоляшаяся из центра («сжя) Прок~ми и комбиииронзиимс .ш~м еимме~рии и и е.
и и о и 0 й с с. о с ез с о к Ф я Е и М и. и о о е д 'ч х ч о в е О Рпс. 2-45. Плохо сформировапиая, асимметрич- ная снежинка по Някайя 116]. Воспро- изводится с разрешения. Рис. 2-44. Снежинка пкпоротпикообразпого вида по Накайя 1161. Воспроизводится с разрешения. Важная роль работы Накайя состояла не только в том, что он изучал идеальную или близкую к идеальной форму снежинок; он также занимался и отклонениями от гексагональной симметрии. Разумеется, микроструктура на атомном уровне остается гексагональной, но морфология илн внешний вид кристалла могут отклоняться от идеальной гексагональной симметрии.
Накайя называет такие кристаллы плохо сформированными гнеправильными) и утверждает, что именно зти асимметричные кристаллы могут быть более обычными, чем строго симметричные. Конечно, симметрию следует рассматривать с точки зрения степени симметричности. Ведь даже снежинки, которые выглядят наиболее симметричными, при тщательном рассмотрении обнаруживают небольшие различия в своих ветвях, На рис. 2-45 показана снежинка с ярко выраженной асимметрией, чье развитие, вероятно, было обусловлено неоднородностью окружавшего ее водяного пара. 2.4. Инверсия Какова симметрия молекулы 1,2-дибром-1,2-дихлорэтана, показанной на рис.
2-46? Очевидно, что у нее нет пи плоское~и симметрии, ни поворотной оси. Однако каждая пара атомов одного вида в этой молекуле связана с другой, и это отмечено соединяющими их линиями, проходящими через середину центральной связи. Именно зта центральная точка является для данной молекулы едино~асиным элементом симметрии, который называется центром симметрии или центром инверсии. Применение этого элемента симметрии приводит к обмену положениями атомов, или, в более общем виде, любых двух точек, расположенных на одинаковых расстояниях от центра и находящихся на Вт С! С! вт В" с! С! Вг С! В 1~ / м~«Н -- ° Вт И С! Вт С! С! С! Вт Б....иногда я просто смотрю перед собой и ни о чем нс думаю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
