Почему снежинки обладают симметрией, хотя их диаметр в миллионы раз больше размера молекулы воды

0

фотограф 19 века Уилсон А.Бентли и физик 21ого века Юрий-Авраам Магаршак

Автор: профессор Ю. Магаршак.

Фотографии пяти тысяч снежинок завораживающей красоты, среди которых нет двух повторяющихся

и размышления, взирая на них.

Первые детальные фотографии снежинок, сделанные человеком, выставлены на продажу в Нью-Йорке на выставке, где можно найти тысячи примеров работы всей жизни фотографа 19 века Уилсона А. Бентли. Он первый сделал фотографии снежинок, и среди них вы не найдете двух одинаковых. (CARL HAMMER GALLERY / WILSON A BENTLEY)

Чем объяснить такое громадное число неповторящихся структур снежинок (примеры ниже)? Невероятное количество симметрий? Поразительную красоту снега? Наука насколько я понимаю пока не может объяснить это разнообразие. Описать симметрии снежинок. И классифицировать их структуры.

Одна из главных проблем, возникающих при изучении снежинок: каким образом в снежинках возникают симметрии структур, находящихся на расстоянии миллиметров друг от друга (~10-3 метра), в то время как размер молекулы воды порядка ангстрема (10-10метра) то есть в десять миллионов раз меньше! Для того, чтобы понять что это отношение значит, увеличив рост человека в 10 миллионов раз, получим ~15 тысяч километров. То есть (образно говоря) образование снежинок с нетривиальными симметриями похоже на то, как если бы по всей Евразии от Атлантического и Тихого до Индийского и Северного Ледовитого океанов не имея ни связи, ни корреляции большей чем расстояние, на котором слышиться голос, люди выстраивались, образуя подобные симметрии. Которые (в этом масштабе) можно увидеть только с тридевятых небес. А тут к тому же такое разнообразие симметрий, среди которых почти нет повторящихся. Как это получается?

В книге Бытия о Радуге говорится: «Я полагаю радугу Мою в облаке, чтобы она была знамением завета между Мною и между землею… Когда Я наведу облако на землю, то явится радуга в облаке … и вспомню завет вечный между Богом и между всякой душою живою… Вот знамение завета, который Я поставил между Мною и между всякой плотью, которая на земле» (Книга Бытие 8:18-22; 9:1-17.) Казалось бы, о снежинках в Библии могло быть сказано то же самое — и с большими остнованиями. Почему в Библии не упоминается снег? Высказывают гипотезу: потому что на Святой Земле снега не было. Точнее, он был колоссальной редкостью. И до изучения снежинок дело не доходило. Снег — это микрокосм, радуга — макрокосм в масштабах ландшафта. К тому же там, где плавал Ноев Ковчег, громадная редкость.

После изобретение микроскопа, фотографий и линз становится ясно, что, что снег может являться Заветом между человеком и Богом (или для атеистов — между Вселенной и тем, что падает на руку) с не меньшим основанием, чем радуга, которая в небе.

В любом случае вопрос: каким образом возникают симметрии снежинок? представляется важным. Правильный ответ на который не может быть тривиален.

Как молекулы, образующию снежинку, «узнают» о том, какие молекулы присоединятся на остальных, симметричных с нею, частях снежинки? Каков физический механизм когерентности при образовании снежинок с высокими симметриями и иерархическими симметриями (смотри две нижние фотографии выше)? Ответ на этот вопрос очень нетривиален. И нет уверенности в том, что существующие объяснения правильны.

Достойная область для исследователей проблемы. За окончательное и правильное решение которой можно смело назначать а) крупную и б) престижную премию. Изучение структур снежинок даст понимание каких-то глубинных процессов образования и строения вещества. Которые сегодня не до конца поняты — или совсем не поняты

Задуматься над этой проблемой, взирая на завораживающие красоты симметрий снежинок (с большими основаниями, чем японцы взирая на Сад Камней периода Муромати) приятно, мудро и перспективно.

 

Первые детальные фотографии снежинок, сделанные человеком, выставлены на продажу в Нью-Йорке на выставке, где можно найти тысячи примеров работы всей жизни фотографа 19 века Уилсона А. Бентли. Он первый сделал фотографии снежинок, и среди них вы не найдете двух одинаковых. (CARL HAMMER GALLERY / WILSON A BENTLEY)

Чем объяснить такое громадное число неповторящихся структур снежинок? Невероятное количество симметрий? Поразительную красоту снега? Наука насколько я понимаю пока не может объяснить это разнообразие. Описать симметрии снежинок. И классифицаровать их структуры.

Одна из главных проблем, возникающих при изучении снежинок: каким образом в снежинках возникают симметрии структур, находящихся на расстоянии долей миллиметров друг от друга в то время как размер молекулы воды порядка нанометра то есть в миллион раз меньше? Как молекулы, образующию снежинку, «узнают» о том, какие молекулы присоединятся на остальных, симметричных с нею, образованиях? Каков физический механизм когерентности при образовании стежинок с высокими симметриями? Ответ на этот вопрос очень нетривиален. И нет уверенности в том, что существующие объяснения правильны.

Возможно я ошибаюсь. Но если так — достойная область для исследователей. Вполне вероятно, что изучение структур снежинок даст понимание каких-то глубинных процессов образования и строения вещества. Которые сегодня не до конца поняты — или совсем не поняты

Первые фотографии снежинок

Возвращаясь домой с работы морозным зимним вечером, гуляя с собакой в парке или спеша в магазин, остановитесь на секунду и поймайте на ладошку снежинку. Вглядитесь в их красоту – они поистине прекрасны. Это настоящее волшебство вокруг нас, которое мы, к сожалению, не замечаем. Первым человеком в истории, решившим запечатлеть всю красоту и уникальность снежинок, был Уилсон А. Бентли. Он посвятил этому всю жизнь, а теперь его первые фотографии снежинок выставлены на продажу за 4800 долларов каждая.

Год 1885. Совместив микроскоп с фотоаппаратом с мехами, Бентли впервые в истории смог запечатлеть всю красоту снежинок. (NOAA’s National Weather Service (NWS) Collection)

Бентли был ученым и художником-самоучкой, чья страсть к снежинкам стала причиной его любознательности, благодаря которой он смог сделать столь замечательные фотографии. (CARL HAMMER GALLERY / WILSON A BENTLEY)

Иллюстрация:  Фото снежинки Кеннета Либбрехта.

 

 

Поделиться.

Об авторе

Yury Magarshak

Прокомментировать

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.