Simetrija gamtoje.
"Simetrija yra idėja, per kurią žmogus šimtmečius bandė suvokti ir sukurti tvarką, grožį ir tobulumą"
Hermanas Weelis
Simetrija gamtoje.
Simetriją turi ne tik geometrinės figūros ar žmogaus rankomis sukurti daiktai, bet ir daugybė gamtos kūrinių (drugeliai, laumžirgiai, lapai, jūros žvaigždės, snaigės ir kt.). Kristalų simetrijos savybės ypač įvairios... Vieni simetriškesni, kiti mažiau. Ilgą laiką kristalografai negalėjo apibūdinti visų kristalų simetrijos tipų. Šią problemą 1890 metais išsprendė rusų mokslininkas E. S. Fedorovas. Jis įrodė, kad yra lygiai 230 grupių, kurios verčia kristalines groteles į save. Šis atradimas padėjo kristalografams daug lengviau ištirti gamtoje galinčių egzistuoti kristalų rūšis. Tačiau reikia pažymėti, kad kristalų įvairovė gamtoje yra tokia didelė, kad net grupinio metodo naudojimas dar nedavė būdo apibūdinti visas įmanomas kristalų formas.
Simetrija gamtoje.
Simetrijos grupių teorija labai plačiai naudojama kvantinėje fizikoje. Elektronų elgseną atome apibūdinančios lygtys (vadinamoji Šriodingerio bangų lygtis) yra tokios sudėtingos net ir esant nedideliam elektronų skaičiui, kad jų tiesiogiai išspręsti praktiškai neįmanoma. Tačiau naudojant atomo simetrijos savybes (branduolio elektromagnetinio lauko nekintamumą sukimosi ir simetrijos metu, kai kurių elektronų galimybę tarpusavyje, t. y. simetrišką šių elektronų išsidėstymą atome ir kt.), galima. tirti jų sprendinius nesprendžiant lygčių. Apskritai, grupių teorijos taikymas yra galingas matematinis metodas gamtos reiškinių simetrijai tirti ir į ją atsižvelgti.
Simetrija gamtoje.
Veidrodinė simetrija gamtoje.
Auksinė dalis.
AUKSO SKYRIUS – teoriškai terminas susiformavo Renesanso laikais ir žymi griežtai apibrėžtą matematinį proporcijų santykį, kuriame vienas iš dviejų komponentų yra tiek kartų didesnis už kitą, kiek mažesnis už visumą. Praeities menininkai ir teoretikai aukso pjūvį dažnai laikė idealia (absoliučia) proporcingumo išraiška, tačiau iš tikrųjų šio „nekintamo dėsnio“ estetinė vertė yra ribota dėl gerai žinomo horizontalios ir vertikalios krypčių disbalanso. Vaizduojamojo meno praktikoje 3. p. retai taikoma absoliučia, nekintančia forma; čia didelę reikšmę turi nukrypimų nuo abstrakčiojo matematinio proporcingumo pobūdis ir matas.
Aukso pjūvis gamtoje
Viskas, kas įgavo kažkokią formą, formavosi, augo, stengėsi užimti vietą erdvėje ir išsaugoti save. Šis siekis realizuojasi daugiausia dviem variantais – augant aukštyn arba plintant žemės paviršiumi ir besisukant spirale.
Korpusas susuktas spirale. Jei jį išskleisite, gausite šiek tiek prastesnį nei gyvatės ilgį. Mažas dešimties centimetrų kiautas turi 35 cm ilgio spiralę.Spiralės gamtoje labai paplitusios. Aukso pjūvio koncepcija bus neišsami, jei nekalbu apie spiralę.
1 pav. Archimedo spiralė.
Formavimo gamtoje principai.
Drieže iš pirmo žvilgsnio užfiksuojamos mūsų akiai malonios proporcijos - jo uodegos ilgis yra susijęs su likusios kūno dalies ilgiu nuo 62 iki 38. Tiek augalų, tiek gyvūnų pasaulyje formuojasi gamta atkakliai prasiveržia – simetrija augimo ir judėjimo krypties atžvilgiu. Čia auksinis pjūvis atsiranda dalių proporcijose, statmenose augimo krypčiai. Gamta atliko padalijimą į simetriškas dalis ir auksines proporcijas. Dalimis pasireiškia visumos struktūros pasikartojimas.
Aukso pjūvis gamtoje
Simetrija mene.
Dailėje simetrija 1 vaidina didžiulį vaidmenį, daugelis architektūros šedevrų turi simetriją. Šiuo atveju dažniausiai turima omenyje veidrodinė simetrija. Sąvoka „simetrija“ skirtingomis istorinėmis epochomis buvo vartojama skirtingoms sąvokoms apibūdinti.
Simetrija – proporcingumas, teisingumas visumos dalių išdėstyme.
Graikams simetrija reiškė proporcingumą. Buvo manoma, kad dvi vertės yra proporcingos, jei yra trečioji reikšmė, iš kurios šios dvi vertės yra padalintos be likučio. Pastatas (arba statula) buvo laikomas simetrišku, jei jame buvo lengvai atskiriama dalis, todėl visų kitų dalių matmenys buvo gauti padauginus šią dalį iš sveikųjų skaičių, todėl pradinė dalis buvo matomas ir suprantamas modulis.
Aukso pjūvis mene.
Meno istorikai vieningai tvirtina, kad vaizdinėje drobėje yra keturi didesnio dėmesio taškai. Jie yra keturkampio kampuose ir priklauso nuo rėmo proporcijų. Manoma, kad kad ir koks būtų drobės mastelis ir dydis, visus keturis taškus lemia auksinis pjūvis. Visi keturi taškai (jie vadinami regėjimo centrais) išsidėstę 3/8 ir 5/8 atstumu nuo kraštų.Manoma, kad tai bet kurio vaizduojamojo meno kūrinio kompozicijos matrica.
Štai, pavyzdžiui, epizodinis filmas „Paryžiaus sprendimas“, kurį 1785 m. gavo Valstybinis Ermitažas iš Mokslų akademijos. (Jis puošia Petro I taurę.) Italų akmens kalėjai šią istoriją ne kartą pakartojo ant kamėjų, įspaudų ir raižytų kriauklių. Kataloge galite perskaityti, kad Marcantonio Raimondi graviūra pagal prarastą Rafaelio kūrinį pasitarnavo kaip vaizdinis prototipas.
Aukso pjūvis mene.
Iš tiesų vienas iš keturių aukso pjūvio taškų patenka ant auksinio obuolio Paryžiaus rankoje. O tiksliau – ant obuolio sujungimo su delnu taško.
Tarkime, Raimondi sąmoningai apskaičiavo šį tašką. Tačiau vargu ar galima patikėti, kad VIII amžiaus vidurio skandinavų meistras pirmą kartą atliko „auksinius“ skaičiavimus ir, remdamasis jų rezultatais, nustatė bronzinio Odino proporcijas.
Akivaizdu, kad tai įvyko nesąmoningai, tai yra intuityviai. O jei taip, tai aukso pjūviui nereikia, kad meistras (menininkas ar amatininkas) sąmoningai garbintų „auksą“. Užtenka jam garbinti grožį.
2 pav.
Singing One iš Staraya Ladoga.
Bronza. VIII amžiaus vidurys.
Aukštis 5,4 cm.GE,Nr.2551/2.
Aukso pjūvis mene.
Aleksandro Ivanovo „Kristaus pasirodymas žmonėms“. Aiškus Mesijo požiūrio į žmones poveikis kyla dėl to, kad jis jau perėjo aukso pjūvio tašką (oranžinių linijų kryželius) ir dabar įeina į tašką, kurį vadinsime sidabro pjūvio tašku (tai yra segmentas, padalytas iš skaičiaus π, arba atkarpa atėmus atkarpą, padalytą iš skaičiaus π).
„Kristaus pasirodymas žmonėms“.
Žvelgiant į tapybos „aukso pjūvio“ pavyzdžius, negalima nesustoti dėmesio į Leonardo da Vinci kūrybą. Jo tapatybė yra viena iš istorijos paslapčių. Pats Leonardo da Vinci sakė: „Tenedrįsta niekas, kuris nėra matematikas, skaityti mano darbus“. Jis išgarsėjo kaip nepralenkiamas menininkas, puikus mokslininkas, genijus, numatęs daugybę išradimų, kurie nebuvo įgyvendinti iki XX a. Neabejotina, kad Leonardo da Vinci buvo puikus menininkas, tai jau pripažino jo amžininkai, tačiau jo asmenybė ir veikla liks apgaubta paslapčių, nes paliko palikuonims ne nuoseklų savo idėjų pristatymą, o tik daugybę ranka rašytų eskizų. , užrašai, kuriuose rašoma „tiek visi pasaulyje“. Rašė iš dešinės į kairę neįskaitoma rašysena ir kaire ranka. Tai garsiausias egzistuojantis veidrodinio rašymo pavyzdys. Monnos Lizos (Gioconda) portretas jau daugelį metų traukė tyrinėtojų dėmesį, kurie išsiaiškino, kad piešinio kompozicija paremta auksiniais trikampiais, kurie yra taisyklingo žvaigždės penkiakampio dalys. Yra daug versijų apie šio portreto istoriją. Štai vienas iš jų. Kartą Leonardo da Vinci gavo bankininko Francesco de le Giocondo užsakymą nutapyti jaunos moters, bankininko žmonos Monnos Lizos, portretą. Moteris nebuvo graži, tačiau ją traukė išvaizdos paprastumas ir natūralumas. Leonardo sutiko nutapyti portretą. Jo modelis buvo liūdnas ir liūdnas, tačiau Leonardo jai papasakojo pasaką, kurią išgirdusi ji tapo gyva ir įdomi.
Aukso pjūvis Leonardo da Vinci darbuose.
O analizuojant tris Leonardo da Vinci portretus paaiškėja, kad jų kompozicija beveik identiška. Ir pastatyta ne ant aukso pjūvio, o ant √2, kurio horizontali linija kiekviename iš trijų kūrinių eina per nosies galiuką.
Aukso pjūvis I. I. Šiškino paveiksle „Pušynas“
Šiame garsiame I. I. Šiškino paveiksle aukso pjūvio motyvai aiškiai matomi. Ryškiai apšviesta pušis (stovi pirmame plane) skirsto paveikslo ilgį pagal aukso pjūvį. Pušies dešinėje yra saulės apšviesta kalva. Jis padalija dešinę paveikslo pusę horizontaliai pagal aukso pjūvį. Į kairę nuo pagrindinės pušies yra daug pušų – jei norite, galite sėkmingai tęsti paveikslėlio skaidymą pagal aukso pjūvį ir toliau. Ryškių vertikalių ir horizontalių buvimas paveiksle, padalijantis jį aukso pjūvio atžvilgiu, suteikia jam pusiausvyros ir ramybės charakterį, atsižvelgiant į menininko ketinimą. Kai menininko intencija kitokia, jei, tarkime, jis kuria paveikslą su sparčiai besivystančiu veiksmu, tokia geometrinė kompozicijos schema (vyraujant vertikalioms ir horizontalioms) tampa nepriimtina.
Auksinė spiralė Rafaelio filme „Nekaltųjų žudynės“
Skirtingai nuo aukso pjūvio, dinamikos pojūtis, jaudulys bene ryškiausiai pasireiškia kitoje paprastoje geometrinėje figūroje – spiralėje. Daugiafigūrė kompozicija, Rafaelio sukurta 1509 - 1510 m., kai garsusis tapytojas kūrė savo freskas Vatikane, tiesiog išsiskiria siužeto dinamiškumu ir dramatiškumu. Rafaelis savo idėjos taip ir neįgyvendino, tačiau jo eskizą išgraviravo nežinomas italų grafikas Marcantinio Raimondi, pagal šį eskizą sukūręs graviūrą „Nekaltųjų žudynės“.
Rafaelio parengiamajame eskize raudonos linijos nubrėžtos nuo semantinio kompozicijos centro – taško, kur kario pirštai susiglaudė aplink vaiko kulkšnį – išilgai vaiko figūrų, moteriai priglaudus jį prie savęs, kariui iškeltu kardu. , o tada išilgai tos pačios grupės figūrų dešinėje eskizo pusėje. Jei natūraliai sujungsite šias kreivės dalis su punktyrine linija, tada labai tiksliai gausite ... auksinę spiralę! Tai galima patikrinti išmatuojant spirale nupjautų atkarpų ilgių santykį tiesiose linijose, einančiose per kreivės pradžią.
Auksinė pjūvis architektūroje.
Daugelis tyrinėtojų, siekusių atskleisti Partenono harmonijos paslaptį, ieškojo ir rado aukso pjūvį jos dalių santykiuose. Jei laikysime galinį šventyklos fasadą kaip pločio vienetą, gausime progresą, susidedantį iš aštuonių serijos narių: 1: j: j 2: j 3: j 4: j 5: j 6: j 7, kur j = 1,618.
Kaip G.I. Sokolovas, kalvos prieš Partenoną ilgis, Atėnės šventyklos ilgis ir Akropolio atkarpa už Partenono koreliuoja kaip aukso pjūvio segmentai. Žvelgiant į Partenoną paminklinių vartų vietoje prie įėjimo į miestą (Propilėjos), uolų masės santykis prie šventyklos taip pat atitinka aukso pjūvį. Taigi aukso pjūvis buvo naudojamas jau kuriant šventosios kalvos šventyklų kompoziciją.
Auksinis santykis literatūroje.
Simetrija pasakojime „Šuns širdis“
Auksinės proporcijos literatūroje. Poezija ir aukso pjūvis
Daug poetinių kūrinių struktūros ši meno forma yra susijusi su muzika. Aiškus ritmas, taisyklinga kirčiuotų ir nekirčiuotų skiemenų kaita, tvarkingas eilėraščių dimensiškumas, emocinis turtingumas poeziją paverčia muzikos kūrinių seserimi. Kiekvienas posmas turi savo muzikinę formą – savo ritmą ir melodiją. Galima tikėtis, kad eilėraščių struktūroje atsiras kai kurie muzikos kūrinių bruožai, muzikinės harmonijos raštai, taigi ir aukso pjūvis.
Pradėkime nuo eilėraščio dydžio, tai yra, eilučių skaičiaus jame. Atrodytų, kad šis eilėraščio parametras gali keistis savavališkai. Tačiau paaiškėjo, kad taip nėra. Pavyzdžiui, A.S. eilėraščių analizė. Puškinas šiuo požiūriu parodė, kad eilėraščių dydžiai pasiskirstę labai netolygiai; paaiškėjo, kad Puškinas aiškiai teikia pirmenybę 5, 8, 13, 21 ir 34 eilučių dydžiams (Fibonačio skaičiai).
Aukso pjūvis A.S. eilėraštyje. Puškinas.
Daugelis tyrinėtojų pastebėjo, kad eilėraščiai yra tarsi muzikos kūriniai; jie taip pat turi kulminacinius taškus, kurie skirsto eilėraštį proporcingai aukso pjūviui. Apsvarstykite, pavyzdžiui, A.S. eilėraštį. Puškinas „Batsiuvys“:
Auksinės proporcijos literatūroje.
Vienas paskutinių Puškino eilėraščių „Aš nevertinu aukšto lygio teisių...“ susideda iš 21 eilutės ir jame išskiriamos dvi semantinės dalys: 13 ir 8 eilučių.
Ašinė simetrija būdinga visoms gamtos formoms ir yra vienas iš pagrindinių grožio principų. Nuo seniausių laikų žmogus bandė suvokti tobulumo prasmę.
Šią koncepciją pirmieji pagrindė Senovės Graikijos menininkai, filosofai ir matematikai. Ir patį žodį „simetrija“ sugalvojo jie. Tai reiškia visumos dalių proporcingumą, harmoniją ir tapatumą. Senovės graikų mąstytojas Platonas teigė, kad gražus gali būti tik simetriškas ir proporcingas objektas. Ir iš tiesų, tie reiškiniai ir formos, kurios turi proporcingumo ir išbaigtumo, yra „malonūs akiai“. Mes juos vadiname teisingais.
Ašinė simetrija atsiranda gamtoje. Tai lemia ne tik bendrą organizmo sandarą, bet ir tolesnio jo vystymosi galimybes. Gyvų būtybių geometrines formas ir proporcijas formuoja „ašinė simetrija“. Jo apibrėžimas suformuluotas taip: tai objektų savybė būti sujungtiems įvairiomis transformacijomis. Senovės žmonės tikėjo, kad sfera turi didžiausią simetrijos principą. Jie laikė šią formą harmoninga ir tobula. Ašinė simetrija gyvojoje gamtoje Jei pažvelgsite į bet kurią gyvą būtybę, kūno struktūros simetrija iškart patraukia jūsų dėmesį. Vyras: dvi rankos, dvi kojos, dvi akys, dvi ausys ir pan. Kiekviena gyvūnų rūšis turi būdingą spalvą. Jei spalvoje atsiranda raštas, tada, kaip taisyklė, jis atspindimas iš abiejų pusių. Tai reiškia, kad yra tam tikra linija, pagal kurią gyvūnus ir žmones galima vizualiai padalyti į dvi identiškas puses, tai yra, jų geometrinė struktūra pagrįsta ašine simetrija. Gamta bet kokį gyvą organizmą kuria ne chaotiškai ir beprasmiškai, o pagal bendrus pasaulio tvarkos dėsnius, nes Visatoje niekas neturi vien estetinės, dekoratyvinės paskirties. Įvairių formų buvimas taip pat yra dėl natūralaus poreikio.
Pasaulyje mus visur supa tokie reiškiniai ir objektai kaip: taifūnas, vaivorykštė, lašas, lapai, gėlės ir kt. Akivaizdi jų veidrodinė, radialinė, centrinė, ašinė simetrija. Daugeliu atvejų tai yra dėl gravitacijos reiškinio. Dažnai simetrijos sąvoka suprantama kaip bet kokių reiškinių kaitos dėsningumas: diena ir naktis, žiema, pavasaris, vasara ir ruduo ir pan. Praktiškai ši nuosavybė egzistuoja visur, kur yra tvarka. Ir patiems gamtos dėsniams – biologiniams, cheminiams, genetiniams, astronominiams – galioja mums visiems bendri simetrijos principai, nes jie turi pavydėtiną nuoseklumą. Taigi pusiausvyra, tapatumas kaip principas turi universalų apimtį. Ašinė simetrija gamtoje yra vienas iš „kertinių“ dėsnių, kuriais grindžiama visa visata.
Kodėl žmogus turi vienus organus – suporuotus (pavyzdžiui, plaučius, inkstus), o kitus – vienu egzemplioriumi?
Pirmiausia pabandykime atsakyti į pagalbinį klausimą: kodėl kai kurios žmogaus kūno dalys yra simetriškos, o kitos – ne?
Simetrija yra pagrindinė daugumos gyvų būtybių savybė. Būti simetriškam yra labai patogu. Pagalvokite patys: jei turite akis, ausis, nosį, burną ir galūnes iš visų pusių, tuomet turėsite laiko laiku pajusti ką nors įtartino, nesvarbu, iš kurios pusės tai išsėlintų, ir, priklausomai nuo kurios tai įtartina – valgyti arba, priešingai, nuo jo bėgti.
Pati nepriekaištingiausia, „simetriškiausia“ iš visų simetrijų – sferinės, kai nesiskiria viršutinė, apatinė, dešinė, kairė, priekinė ir užpakalinė kūno dalys, o pasukus aplink simetrijos centrą bet kokiu kampu sutampa su savimi. Tačiau tai įmanoma tik tokioje terpėje, kuri pati yra idealiai simetriška visomis kryptimis ir kurioje kūną iš visų pusių veikia tos pačios jėgos. Tačiau mūsų žemėje tokios aplinkos nėra. Yra bent viena jėga – gravitacija – kuri veikia tik išilgai vienos ašies (aukštyn-žemyn) ir neveikia kitų (pirmyn-atgal, dešinė-kairė). Ji viską traukia žemyn. Ir gyvos būtybės turi prie to prisitaikyti.
Taigi atsiranda tokia simetrijos rūšis - radialinis. Radialiai simetriškos būtybės turi viršų ir apačią, bet neturi dešinės ir kairės, priekio ir nugaros. Jie sutampa su savimi, kai sukasi tik apie vieną ašį. Tai apima, pavyzdžiui, jūrų žvaigždes ir hidras. Šie padarai yra neaktyvūs ir užsiima „tyliąja pro šalį einančių gyvų būtybių medžiokle“.
Bet jei padaras ketina gyventi aktyvų gyvenimo būdą, vaikytis grobio ir bėgti nuo plėšrūnų, jam tampa svarbi kita kryptis - iš priekio į galą. Priekyje esanti kūno dalis, gyvūnui judant, tampa reikšmingesnė. Čia „šliaužia“ visi jutimo organai, o kartu ir nerviniai mazgai, analizuojantys iš jutimo organų gaunamą informaciją (kai kuriems laimingiesiems šie mazgai vėliau pavirs smegenimis). Be to, burna turi būti priekyje, kad spėtų sugriebti aplenktą grobį. Visa tai dažniausiai yra ant atskiros kūno dalies – galvos (iš esmės radialiai simetriški gyvūnai galvos neturi). Štai taip dvišalis(arba dvišalis) simetrija. Abipusiai simetriškos būtybės viršutinė ir apatinė, priekinė ir galinė dalys skiriasi, o tik dešinė ir kairė yra identiškos ir yra vienas kito veidrodiniai atvaizdai. Šis simetrijos tipas būdingas daugumai gyvūnų, įskaitant žmones.
Kai kuriuose gyvūnuose, pavyzdžiui, aneliduose, be dvišalės, yra dar viena simetrija - metamerinis. Jų kūnas (išskyrus pačią priekinę dalį) susideda iš identiškų metamerinių segmentų, o jei judate išilgai kūno, kirminas „sutampa“ su savimi. Labiau pažengusiems gyvūnams, įskaitant žmones, jaučiamas silpnas šios simetrijos „aidas“: tam tikra prasme mūsų slanksteliai ir šonkauliai taip pat gali būti vadinami metamerais.
Tai kodėl žmogus turi suporuotas organus, mes tai išsiaiškinome. Dabar aptarkime, iš kur atsirado nesuporuoti.
Pirmiausia pabandykime suprasti: kokia yra paprasčiausių, radialiai simetriškų, primityvių daugialąsčių organizmų simetrijos ašis? Atsakymas paprastas: tai virškinimo sistema. Aplink jį sukonstruotas visas organizmas, jis sutvarkytas taip, kad kiekviena organizmo ląstelė būtų arti „maitintojo“ ir gautų pakankamą kiekį maistinių medžiagų. Įsivaizduokite hidra: jos burną simetriškai supa čiuptuvai, kurie ten varo grobį, o žarnyno ertmė yra pačiame kūno viduryje ir yra ašis, aplink kurią formuojasi likusi kūno dalis. Tokių būtybių virškinimo sistema pagal apibrėžimą yra viena, nes „po ja“ yra pastatytas visas organizmas.
Palaipsniui gyvūnai tapo sudėtingesni, o jų virškinimo sistema taip pat tapo vis tobulesnė. Žarnos pailgėjo, kad galėtų efektyviau virškinti maistą, todėl teko kelis kartus susilankstyti, kad tilptų į pilvo ertmę. Atsirado papildomi organai – kepenys, tulžies pūslė, kasa – kurie organizme išsidėstę asimetriškai ir „judino“ kai kuriuos kitus organus (pavyzdžiui, dėl to, kad kepenys yra dešinėje, dešinysis inkstas ir dešinė kiaušidė / sėklidės pasislenka žemyn, palyginti su kairę). Žmonėms iš visos virškinimo sistemos savo padėtį kūno simetrijos plokštumoje išlaikė tik burna, ryklė, stemplė ir išangė. Tačiau virškinimo sistema ir visi jos organai liko su mumis vienu egzemplioriumi.
Dabar pažvelkime į kraujotakos sistemą.
Jei gyvūnas mažas, jam nėra problemų užtikrinti, kad maistinės medžiagos pasiektų kiekvieną ląstelę, nes visos ląstelės yra pakankamai arti virškinimo sistemos. Tačiau kuo didesnė gyva būtybė, tuo aštresnė problema jam iškyla maisto pristatymo į „atokias provincijas“, esančias dideliu atstumu nuo žarnyno, kūno periferijoje. Reikia kažko, kas „maitintų“ šias sritis, be to, sujungtų visą kūną ir leistų tolimiems regionams „bendrauti“ tarpusavyje (o kai kuriems gyvūnams tai taip pat perneštų deguonį iš kvėpavimo organų per visą kūną). kūnas). Taip atsiranda kraujotakos sistema.
Kraujotakos sistema išsirikiuoja išilgai virškinimo sistemos, todėl primityviausiais atvejais ją sudaro tik du pagrindiniai kraujagyslės - pilvo ir nugaros - ir keletas papildomų jas jungiančių. Jei padaras yra mažas ir silpnai judrus (kaip, pavyzdžiui, lancetas), tam, kad kraujas judėtų kraujagyslėmis, pakanka pačius šiuos indus susitraukti. Tačiau santykinai didelėms būtybėms, kurios veda aktyvesnį gyvenimo būdą (pavyzdžiui, žuvims), to nepakanka. Todėl juose dalis pilvo kraujagyslės virsta specialiu raumeningu organu, jėga stumiančiu kraują į priekį – širdimi. Kadangi jis atsirado nesuporuotame inde, jis pats yra „vienišas“ ir nesuporuotas. Žuvies širdis pati savaime yra simetriška, o kūne – simetrijos plokštumoje. Tačiau sausumos gyvūnams dėl antrojo kraujotakos rato atsiradimo kairioji širdies raumens pusė tampa didesnė už dešiniąją, o širdis pasislenka į kairę, prarasdama ir savo padėties simetriją, ir savo simetriją. .
Vera Bašmakova
"Elementai"
| Komentarai: 0 |
- kosmoso laikas;
- kalibravimas;
- izotopinis;
- veidrodis;
- permutacija.
Jei ląstelės yra trikampės, kvadratinės arba šešiakampės, galima padaryti įprastą korio raštą. Šešiakampė forma labiau nei kitos leidžia sutaupyti ant sienų, tai yra mažiau vaško bus išleista koriams su tokiomis ląstelėmis. Pirmą kartą toks bičių „taupumas“ pastebėtas IV mūsų eros amžiuje. e., o kartu buvo pasiūlyta, kad bitės korių statyboje „vadovaujasi matematiniu planu“. Tačiau Kardifo universiteto mokslininkai mano, kad bičių inžinerinė šlovė yra gerokai perdėta: korių šešiakampių ląstelių teisinga geometrinė forma atsiranda dėl jas veikiančių fizinių jėgų, o vabzdžiai čia – tik pagalbininkai.
Siūlomas plokštumą dengiančios neperiodinės mozaikos variantas, kuriame naudojamos tos pačios formos, bet dviejų skirtingų spalvų plytelės.
Ianas Stewartas
Daugelį amžių simetrija išliko pagrindinė menininkų, architektų ir muzikantų sąvoka, tačiau XX amžiuje fizikai ir matematikai taip pat įvertino gilią jos prasmę. Būtent simetrija šiandien yra tokių pagrindinių fizinių ir kosmologinių teorijų, kaip reliatyvumo teorija, kvantinė mechanika ir stygų teorija, pagrindas. Nuo senovės Babilono iki pažangiausių šiuolaikinio mokslo sienų Ianas Stewartas, visame pasaulyje žinomas britų matematikas, seka simetrijos studijų ir pagrindinių jos dėsnių atradimo kelią.
Kaustinės medžiagos yra visur esantys optiniai paviršiai ir kreivės, atsirandančios, kai šviesa atsispindi ir lūžta. Kaustinės medžiagos gali būti apibūdinamos kaip linijos arba paviršiai, išilgai kurių koncentruojasi šviesos spinduliai.
Pažvelkite į aplinkinių žmonių veidus: viena akis šiek tiek labiau primerkta, kita mažiau, vienas antakis labiau išlenktas, kitas mažiau; viena ausis aukštesnė, kita žemiau. Prie to, kas pasakyta, pridedame, kad žmogus daugiau naudoja dešinę akį nei kairiąją. Stebėkite, pavyzdžiui, žmones, kurie šaudo iš ginklo ar lanko.
Iš minėtų pavyzdžių matyti, kad žmogaus kūno sandaroje, jo įpročiuose aiškiai išreikštas noras aštriai išskirti bet kurią kryptį – dešinę ar kairę. Tai ne atsitiktinumas. Panašūs reiškiniai taip pat gali būti stebimi augaluose, gyvūnuose ir mikroorganizmuose.
Mokslininkai jau seniai atkreipė dėmesį į tai. Dar XVIII a mokslininkas ir rašytojas Bernardinas de Saint Pierre'as atkreipė dėmesį, kad visos jūros užpildytos nesuskaičiuojamų rūšių vienalapiais pilvakojų moliuskais, kuriuose visos garbanos nukreiptos iš kairės į dešinę, kaip ir Žemės judėjimas, jei jas dedate su skylutėmis. į šiaurę ir aštriais galais į Žemę.
Tačiau prieš pradėdami nagrinėti tokios asimetrijos reiškinius, pirmiausia išsiaiškinkime, kas yra simetrija.
Norint suprasti bent pagrindinius rezultatus, pasiektus tiriant organizmų simetriją, reikia pradėti nuo pačios simetrijos teorijos pagrindinių sąvokų. Prisiminkite, kurie kūnai kasdieniame gyvenime paprastai laikomi lygiaverčiais. Tik tie, kurie yra visiškai vienodi arba, tiksliau, kurie, uždėti vienas ant kito, yra sujungti vienas su kitu visomis detalėmis, pavyzdžiui, du viršutiniai žiedlapiai 1 paveiksle. Tačiau teoriškai simetrijos, be suderinamos lygybės, išskiriamos dar du lygybės tipai - veidrodinis ir suderinamas veidrodinis. Naudojant veidrodžio lygybę, kairysis žiedlapis iš vidurinės 1 paveikslo eilutės gali būti tiksliai sulygiuotas su dešiniuoju žiedlapiu tik iš anksto atspindėjus veidrodyje. Ir esant suderinamam dviejų kūnų veidrodiniam lygiui, jie gali būti derinami vienas su kitu tiek prieš, tiek po atspindžio veidrodyje. 1 paveiksle apatinės eilės žiedlapiai yra lygūs vienas kitam ir yra suderinami ir atspindi.
2 paveiksle matyti, kad kai kurių lygių dalių buvimo paveiksle vis dar nepakanka, kad atpažintume figūrą kaip simetrišką: kairėje jos išsidėsčiusios netaisyklingai ir mes turime asimetrišką figūrą, dešinėje – vienodai ir turime simetrišką apvadą. Toks taisyklingas, vienodas vienodų figūros dalių išdėstymas viena kitos atžvilgiu vadinamas simetrija.
Figūros dalių išdėstymo lygybė ir vienodumas atskleidžiamas per simetrijos operacijas. Simetrijos operacijos vadinamos sukimais, vertimais, atspindžiais.
Mums čia svarbiausi sukimai ir atspindžiai. Pasukimai suprantami kaip įprasti 360° apsisukimai aplink ašį, dėl kurių lygios simetriškos figūros dalys apsikeičia vietomis, o figūra kaip visuma sujungiama su savimi. Šiuo atveju ašis, aplink kurią vyksta sukimasis, vadinama paprasta simetrijos ašimi. (Šis pavadinimas neatsitiktinis, nes simetrijos teorijoje taip pat yra įvairių sudėtingų ašių.) Figūros kombinacijų su savimi skaičius per vieną pilną apsisukimą aplink ašį vadinamas ašies tvarka. Taigi 3 paveiksle pavaizduotame žvaigždės atvaizde yra viena paprasta penktos eilės ašis, einanti per jos centrą.
Tai reiškia, kad pasukus žvaigždės atvaizdą aplink savo ašį 360°, mes galėsime penkis kartus uždėti lygias jos figūros dalis vieną ant kitos.
Atspindžiai suprantami kaip bet kokie veidrodiniai atspindžiai – taške, tiesėje, plokštumoje. Įsivaizduojama plokštuma, padalijanti figūras į dvi lygias veidrodines puses, vadinama simetrijos plokštuma. Apsvarstykite 3 paveiksle gėlę su penkiais žiedlapiais. Jame yra penkios simetrijos plokštumos, susikertančios su penktos eilės ašimis. Šios gėlės simetriją galima apibūdinti taip: 5 * m. Skaičius 5 čia reiškia vieną penktos eilės simetrijos ašį, o m yra plokštuma, taškas yra penkių plokštumų susikirtimo šioje ašyje ženklas. Bendroji panašių figūrų simetrijos formulė parašyta n*m, kur n yra ašies simbolis. Be to, jis gali turėti reikšmes nuo 1 iki begalybės (?).
Tiriant organizmų simetriją, nustatyta, kad laukinėje gamtoje dažniausiai pasitaiko n * m formos simetrija. Biologai šio tipo simetriją vadina radialine (radialine). Be 3 paveiksle pavaizduotų gėlių ir jūros žvaigždžių, radialinė simetrija būdinga medūzoms ir polipams, obuolių, citrinų, apelsinų, persimonų vaisių skerspjūviams (3 pav.)
Mūsų planetoje atsiradus gyvajai gamtai, atsirado ir vystėsi nauji simetrijos tipai, kurių iki tol arba visai nebuvo, arba jų buvo nedaug. Tai ypač gerai matyti ypatingo n * m formos simetrijos atvejo pavyzdyje, kuriam būdinga tik viena simetrijos plokštuma, dalijanti figūrą į dvi veidrodines lygias puses. Biologijoje šis atvejis vadinamas dvišale (dvipuse) simetrija. Negyvojoje gamtoje šis simetrijos tipas neturi vyraujančios reikšmės, tačiau gyvojoje gamtoje yra itin gausiai atstovaujamas (4 pav.).
Jis būdingas išorinei žmogaus kūno struktūrai, žinduoliams, paukščiams, ropliai, varliagyviai, žuvys, daugelis moliuskų, vėžiagyvių, vabzdžių, kirminų, taip pat daugeliui augalų, pavyzdžiui, snapučio žiedams.
Manoma, kad tokia simetrija yra susijusi su organizmų judėjimo skirtumais aukštyn-žemyn, pirmyn-atgal, o judesiai į dešinę - į kairę yra visiškai vienodi. Dvišalės simetrijos pažeidimas neišvengiamai lemia vienos iš šalių judėjimo sulėtėjimą ir transliacinio judėjimo pasikeitimą į žiedinį. Todėl neatsitiktinai aktyviai judantys gyvūnai yra dvišaliai simetriški.
Nejudrių organizmų ir jų organų dvišališkumas atsiranda dėl nevienodų pritvirtintų ir laisvųjų pusių sąlygų. Atrodo, kad taip yra su tam tikrais koralų polipų lapais, gėlėmis ir spinduliais.
Čia tikslinga pažymėti, kad tarp organizmų dar nebuvo simetrijos, kuri apsiriboja tik simetrijos centro buvimu. Gamtoje toks simetrijos atvejis yra dažnas, galbūt tik tarp kristalų; tai, be kita ko, apima mėlynus vario sulfato kristalus, kurie nuostabiai auga iš tirpalo.
Kitas pagrindinis simetrijos tipas pasižymi tik viena n-osios eilės simetrijos ašimi ir vadinama ašine arba ašine (iš graikų kalbos žodžio „aksonas“ – ašis). Dar visai neseniai organizmai, kurių formai būdinga ašinė simetrija (išskyrus paprasčiausią, konkretų atvejį, kai n = 1), biologams nebuvo žinomi. Tačiau neseniai buvo atrasta, kad ši simetrija yra plačiai paplitusi augalų karalystėje. Jis būdingas visų tų augalų (jazminų, dedešvų, floksų, fuksijų, medvilnės, geltonųjų gencijonų, centaulių, oleandrų ir kt.) vainikams, kurių žiedlapių kraštai guli vienas ant kito vėduokliškai pagal laikrodžio rodyklę arba prieš jį (5 pav.).
Tokia simetrija būdinga ir kai kuriems gyvūnams, pavyzdžiui, medūzai Aurelija Insulinda (6 pav.). Visi šie faktai lėmė naujos simetrijos klasės gyvojoje gamtoje egzistavimą.
Ašinės simetrijos objektai yra ypatingi nesimetrinių, t.y., išderintų, simetrijos kūnų atvejai. Jie skiriasi nuo visų kitų objektų, ypač savo savitu požiūriu į veidrodinį atspindį. Jei paukščio kiaušinis ir vėžio kūnas po veidrodžio atspindžio visiškai nepakeičia savo formos, tai (7 pav.)
ašinė našlaitės gėlė (a), asimetrinis spiralinis moliusko apvalkalas (b) ir palyginimui laikrodis (c), kvarco kristalas (d), asimetrinė molekulė (e) po veidrodžio atspindžio pakeičia savo formą ir įgyja skaičių priešingų bruožų. Tikro laikrodžio ir veidrodinio laikrodžio rodyklės juda priešingomis kryptimis; eilutės žurnalo puslapyje rašomos iš kairės į dešinę, o veidrodinės – iš dešinės į kairę, visos raidės tarsi išverstos aukštyn kojomis; vijoklinio augalo stiebas ir pilvakojų moliusko sraigtinis apvalkalas priešais veidrodį eina iš kairės į viršų į dešinę, o veidrodiniai – iš dešinės į viršų į kairę ir t.t.
Kalbant apie paprasčiausią, ypatingą ašinės simetrijos atvejį (n = 1), kuris buvo paminėtas aukščiau, jis jau seniai žinomas biologams ir vadinamas asimetrine. Pavyzdžiui, pakanka remtis daugumos gyvūnų rūšių, įskaitant žmones, vidinės struktūros paveikslu.
Jau iš aukščiau pateiktų pavyzdžių nesunku suprasti, kad nesimetriški objektai gali egzistuoti dviejų rūšių: originalaus ir veidrodinio atspindžio pavidalu (žmogaus rankos, moliuskų kriauklės, našlaitės, kvarco kristalai). Tuo pačiu metu viena iš formų (nesvarbu, kuri) vadinama dešine P, o kita kairiąja - L. Čia labai svarbu pačiam suprasti, kad dešinė ir kairė gali būti vadinamos ir yra vadinamos ne tik šiuo atžvilgiu žinomo žmogaus rankos ar kojos, bet ir bet kokie nesimetriški kūnai – žmogaus gamybos produktai (sraigtai su dešiniuoju ir kairiuoju sriegiu), organizmai, negyvi kūnai.
P-L formų atradimas gyvojoje gamtoje taip pat iškėlė daugybę naujų ir labai gilių klausimų biologijai, iš kurių daugelis dabar sprendžiami sudėtingais matematiniais ir fizikiniais bei cheminiais metodais.
Pirmasis klausimas yra P- ir L-biologinių objektų formos ir struktūros dėsningumų klausimas.
Visai neseniai mokslininkai nustatė gilią struktūrinę nesimetriškų gyvosios ir negyvosios gamtos objektų vienybę. Faktas yra tas, kad dešinysis kairysis yra savybė, kuri vienodai būdinga gyvam ir negyvam kūnui. Įvairūs reiškiniai, susiję su dešiniuoju-leftizmu, jiems pasirodė įprasti. Nurodykime tik vieną tokį reiškinį – disimetrinę izomerizmą. Tai rodo, kad pasaulyje yra daug skirtingos struktūros objektų, tačiau su tuo pačiu dalių rinkiniu, kuris sudaro šiuos objektus.
8 paveiksle pavaizduotos prognozuotos ir vėliau atrastos 32 vėdryno vainikėlių formos. Čia kiekvienu atveju dalių (žiedlapių) skaičius yra vienodas - po penkis; skiriasi tik jų tarpusavio susitarimas. Todėl čia yra disimetriškos ratlankių izomerijos pavyzdys.
Kitas pavyzdys gali būti visiškai kitokio pobūdžio gliukozės molekulės objektai. Juos galime laikyti kartu su vėdryno vainikėliais vien dėl jų sandaros dėsnių panašumo. Gliukozės sudėtis yra tokia: 6 anglies atomai, 12 vandenilio atomų, 6 deguonies atomai. Šis atomų rinkinys erdvėje gali pasiskirstyti gana skirtingai. Mokslininkai mano, kad gliukozės molekulės gali egzistuoti mažiausiai 320 skirtingų formų.
Antras klausimas: kiek gamtoje paplitusios gyvų organizmų P ir L formos?
Svarbiausias atradimas šiuo atžvilgiu buvo padarytas tiriant organizmų molekulinę sandarą. Paaiškėjo, kad visų augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų protoplazma daugiausia sugeria tik P cukrų. Taigi kiekvieną dieną valgome tinkamą cukrų. Tačiau aminorūgštys daugiausia randamos L formos, o iš jų pagaminti baltymai daugiausia yra P formos.
Kaip pavyzdį paimkime du baltyminius produktus: kiaušinio baltymą ir avies vilną. Abu jie „dešiniarankiai“. Vilna ir kiaušinio baltymas „kairiarankis“ gamtoje dar nerastas. Jeigu pavyktų kaip nors sukurti L vilną, t.y tokią vilną, kurioje amino rūgštys išsidėsčiusios išilgai į kairę vingiuojančio varžto sienelių, tai kovos su kandimis problema būtų išspręsta: kandys gali ėsti tik P vilną, lygiai taip pat kaip ir žmonės pasisavina tik mėsos, pieno, kiaušinių P baltymą. Ir tai nesunku suprasti. Kandis virškina vilną, o žmogus mėsą virškina per specialius baltymus – fermentus, kurie irgi tinkami savo konfigūracija. Ir kaip L formos sraigtas negali būti įsukamas į U formos sriegius veržles, taip L-vilnos ir L-mėsos neįmanoma suvirškinti naudojant P-fermentus, jei tokių galima rasti.
Galbūt tai ir yra vėžio, vadinamos vėžiu, paslaptis: yra įrodymų, kad kai kuriais atvejais vėžio ląstelės susikuria ne iš dešinės, o iš kairiųjų baltymų, kurių nevirškina mūsų fermentai.
Plačiai žinomą antibiotiką peniciliną pelėsinis grybas gamina tik U formos; jo dirbtinai paruošta L forma nėra antibiotiškai aktyvi. Vaistinėse parduodamas antibiotikas chloramfenikolis, o ne jo antipodas chloramfenikolis, nes pastarasis savo gydomosiomis savybėmis gerokai prastesnis už pirmąjį.
Tabake yra L-nikotino. Jis yra kelis kartus toksiškesnis nei P-nikotinas.
Jei atsižvelgsime į išorinę organizmų struktūrą, čia pamatysime tą patį. Daugeliu atvejų ištisi organizmai ir jų organai randami P arba L formos. Bėgant vilkų ir šunų galinė kūno dalis yra kiek į šoną, todėl jie skirstomi į dešiniuosius ir kairiuosius. Kairiarankiai paukščiai sulenkia sparnus taip, kad kairysis sparnas sutaptų su dešiniuoju, o dešiniarankiai – priešingai. Kai kurie balandžiai nori sukti ratą į dešinę, o kiti skrenda į kairę. Dėl to balandžiai jau seniai buvo skirstomi tarp žmonių į „dešinius“ ir „kairiuosius“. Moliusko fruticicol lantzi apvalkalas daugiausia randamas U formos susuktu pavidalu. Pastebėtina, kad valgant morkas gražiai auga vyraujančios šio moliusko P formos, o jų antipodai - L moliuskai - smarkiai krenta svorio. Dėl spiralinio blakstienos išsidėstymo ant kūno jie, kaip ir daugelis kitų pirmuonių, juda vandens laše išilgai kairėje besisukančio kamščiatraukio. Blakstienos, besikasančios į terpę išilgai dešiniojo sukimosi, pasitaiko retai. Narcizai, miežiai, katė ir kiti yra dešiniarankiai: jų lapai randami tik U formos sraigtiniu pavidalu (9 pav.). Tačiau pupelės yra kairiarankės: pirmosios pakopos lapai dažniau būna L formos. Pastebėtina, kad, palyginti su P-lapais, L-lapiai sveria daugiau, turi didesnį plotą, tūrį, ląstelių sulčių osmosinį slėgį ir augimo greitį.
Simetrijos mokslas gali pasakyti daug įdomių faktų ir apie žmogų. Kaip žinote, pasaulyje vidutiniškai yra maždaug 3% kairiarankių (99 mln.) ir 97% dešiniarankių (3 mlrd. 201 mln.). Kai kuriais duomenimis, JAV ir Afrikos žemyne kairiarankių yra daug daugiau nei, pavyzdžiui, SSRS.
Įdomu pastebėti, kad dešiniarankių smegenyse kalbos centrai yra kairėje, o kairiarankių – dešinėje (kitų šaltinių duomenimis, abiejuose pusrutuliuose). Dešiniąją kūno pusę valdo kairysis pusrutulis, o kairę – dešinysis pusrutulis, o dažniausiai dešinioji kūno pusė ir kairysis pusrutulis yra geriau išvystyti. Žmonėms, kaip žinote, širdis yra kairėje pusėje, kepenys yra dešinėje. Tačiau 7-12 tūkstančių žmonių yra žmonių, kurių visi vidaus organai arba dalis jų yra veidrodiniai, tai yra atvirkščiai.
Trečiasis klausimas yra P ir L formų savybių klausimas. Jau pateikti pavyzdžiai aiškiai parodo, kad gyvojoje gamtoje nemažai P ir L formų savybių nėra vienodos. Taigi, naudojant vėžiagyvių, pupelių ir antibiotikų pavyzdžius, buvo parodytas skirtumas tarp jų P ir L formų mitybos, augimo greičio ir antibiotikų aktyvumo.
Tokia gyvosios gamtos P ir L formų savybė turi didelę reikšmę: leidžia ryškiai atskirti gyvus organizmus nuo visų tų negyvosios gamtos P ir L kūnų, kurie savo savybėmis kažkaip yra vienodi, pvz. , iš elementariųjų dalelių.
Kokia visų šių nesimetriškų gyvosios gamtos kūnų ypatybių priežastis?
Nustatyta, kad auginant mikroorganizmus Bacillus mycoides ant agaro-agaro su P- ir L-junginiais (sacharoze, vyno rūgštimi, aminorūgštimis), jo L-kolonijos gali virsti P-, o P-- L-formomis. Kai kuriais atvejais šie pokyčiai buvo ilgalaikiai, galbūt paveldimi. Šie eksperimentai rodo, kad išorinė organizmų P arba L forma priklauso nuo metabolizmo ir P bei L molekulių, dalyvaujančių šiame mainuose.
Kartais P formų transformacijos į L ir atvirkščiai vyksta be žmogaus įsikišimo.
Akademikas V. I. Vernadskis pažymi, kad visi Anglijoje rasti iškastinių moliuskų Fuzus antiquus kiautai yra kairiarankiai, o šiuolaikiniai – dešiniarankiai. Akivaizdu, kad geologinėmis epochomis keitėsi priežastys, sukėlusios tokius pokyčius.
Žinoma, simetrijos tipų pasikeitimas gyvybės evoliucijos eigoje įvyko ne tik disimetriškuose organizmuose. Taigi kai kurie dygiaodžiai kažkada buvo dvišaliai asimetriškos mobilios formos. Tada jie perėjo prie sėslaus gyvenimo būdo ir jiems išsivystė radialinė simetrija (nors jų lervos vis dar išlaikė dvišalę simetriją). Dalyje dygiaodžių, antrą kartą perėjusių į aktyvų gyvenimo būdą, radialinė simetrija vėl buvo pakeista dvišale (netaisyklingi ežiai, holoturai).
Iki šiol buvo kalbama apie priežastis, lemiančias P ir L organizmų bei jų organų formą. Ir kodėl šių formų nėra vienodais kiekiais? Paprastai yra daugiau P arba L formų. To priežastys nėra žinomos. Remiantis viena labai tikėtina hipoteze, priežastys gali būti nesimetriškos elementarios dalelės, pavyzdžiui, mūsų pasaulyje vyraujantys dešiniarankiai neutrinai, taip pat dešiniarankė šviesa, kurios išsklaidytoje saulės šviesoje visada yra nedidelis perteklius. Visa tai iš pradžių gali sukelti nevienodą disimetrinių organinių molekulių dešinės ir kairės formų atsiradimą, o vėliau sukelti nevienodą P ir L organizmų ir jų dalių atsiradimą.
Tai tik dalis biosimetrijos – mokslo apie simetrijos ir disimetrijos procesus gyvojoje gamtoje – klausimų.
Simetrija gamtoje yra objektyvi savybė, viena iš pagrindinių šiuolaikiniame gamtos moksle. Tai universali ir bendra mūsų materialaus pasaulio savybė.
Simetrija gamtoje – tai sąvoka, atspindinti pasaulyje egzistuojančią tvarką, proporcingumą ir proporcingumą tarp įvairių sistemų ar gamtos objektų elementų, sistemos pusiausvyrą, tvarkingumą, stabilumą, tai yra tam tikrą
Simetrija ir asimetrija yra priešingos sąvokos. Pastarasis atspindi sistemos sutrikimą, pusiausvyros stoką.
Simetrijos formos
Šiuolaikinis gamtos mokslas apibrėžia daugybę simetrijų, kurios atspindi atskirų materialaus pasaulio organizavimo lygių hierarchijos ypatybes. Yra žinomi įvairūs simetrijos tipai ar formos:
Visi išvardyti simetrijų tipai gali būti suskirstyti į išorinius ir vidinius.
Išorinė simetrija gamtoje (erdvinė ar geometrinė) yra labai įvairi. Tai taikoma kristalams, gyviems organizmams, molekulėms.
Vidinė simetrija yra paslėpta nuo mūsų akių. Tai pasireiškia dėsniais ir matematinėmis lygtimis. Pavyzdžiui, Maksvelo lygtis, kuri nustato ryšį tarp magnetinių ir elektrinių reiškinių, arba Einšteino gravitacijos savybė, susiejanti erdvę, laiką ir gravitaciją.
Kodėl gyvenime svarbi simetrija?
Simetrija gyvuose organizmuose susiformavo evoliucijos procese. Patys pirmieji organizmai, kilę iš vandenyno, turėjo tobulą sferinę formą. Kad įsitvirtintų kitoje aplinkoje, jie turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų.
Vienas iš tokio prisitaikymo būdų yra simetrija gamtoje fizinių formų lygmeniu. Simetriškas kūno dalių išdėstymas suteikia judėjimo pusiausvyrą, gyvybingumą ir prisitaikymą. Žmonių ir didelių gyvūnų išorinės formos yra gana simetriškos. Augalų pasaulyje taip pat yra simetrijos. Pavyzdžiui, eglės lajos kūginė forma turi simetrišką ašį. Tai vertikali bagažinė, sustorėjusi žemyn, kad būtų stabilumas. Atskiros šakos taip pat yra simetriškos jos atžvilgiu, o kūgio forma leidžia racionaliai naudoti saulės energiją laja. Išorinė gyvūnų simetrija padeda išlaikyti pusiausvyrą judant, praturtinti save energija iš aplinkos, ją racionaliai naudojant.
Simetrija taip pat yra cheminėse ir fizikinėse sistemose. Taigi, stabiliausios yra molekulės, turinčios didelę simetriją. Kristalai yra labai simetriški kūnai, kurių struktūroje periodiškai kartojasi trys elementaraus atomo dimensijos.
Asimetrija
Kartais vidinis organų išsidėstymas gyvame organizme būna asimetriškas. Pavyzdžiui, žmogaus širdis yra kairėje, kepenys yra dešinėje.
Augalai gyvybės procese iš dirvožemio pasisavina cheminius mineralinius junginius iš simetriškų molekulių ir savo organizme paverčia juos asimetrinėmis medžiagomis: baltymais, krakmolu, gliukoze.
Asimetrija ir simetrija gamtoje yra dvi priešingos savybės. Tai kategorijos, kurios visada kovoja ir vienija. Skirtingi materijos išsivystymo lygiai gali turėti simetrijos arba asimetrijos savybių.
Jei darysime prielaidą, kad pusiausvyra yra ramybės ir simetrijos būsena, o judėjimą ir nepusiausvyrą sukelia asimetrija, tai galime teigti, kad pusiausvyros samprata biologijoje yra ne mažiau svarbi nei fizikoje. Biologijai būdingas termodinaminės pusiausvyros stabilumo principas. Būtent asimetrija, kuri yra stabili dinaminė pusiausvyra, gali būti laikoma pagrindiniu principu sprendžiant gyvybės atsiradimo problemą.
