Самые впечатляющие образцы природной симметрии

Симметрия всегда очаровывала и продолжает очаровывать людей науки и искусства: математиков, физиков, философов, архитекторов, астрономов, художников. С древних времён и до настоящего времени мы сталкиваемся с симметрией, даже не замечая этого – будь то сервировка стола или стрижка волос. Она присутствует в нашей жизни гораздо чаще, чем мы можем себе это представить:

Животные

Подавляющее число представителей мира животных имеет двустороннюю симметрию (то есть, образно говоря, их можно разделить на две одинаковые половинки). Это же относится и к людям. По мнению учёных, на восприятие человеческой красоты в наибольшей степени влияет симметрия. Стремлением являться привлекательным для партнёра с помощью симметрии отличаются и животные, например павлины, широко раскрывающие свои яркие перья, привлекая партнёршу.

Пчелиные соты

Не одну тысячу лет люди восторгались идеальной гексагональной формой пчелиных сот, задаваясь вопросом, как этим насекомым на инстинктивном уровне удаётся создавать форму, которую человек способен воспроизвести только при наличии линейки и циркуля? По мнению математиков, эта форма является идеальной для хранения максимально возможного количества мёда при использовании минимального количества воска. Это удивительно симметричное творение является одним из самых впечатляющих в природе.

Снежинки

Законы симметрии присутствуют даже в таких крошечных образованиях, как снежинки: большинство из них имеют шестигранную симметрию, обусловленную методом выстраивания молекул воды во время кристаллизации (затвердевания). Молекулы образуют слабые водородные связи, при этом выравниваясь в упорядоченном расположении, способствующем уравновешиванию сил притяжения и отталкивания, тем самым создавая гексагональную форму самой снежинки. При всём при этом все снежинки – абсолютно разные, ни одна не повторяется. Это происходит благодаря уникальным атмосферным условиям, испытываемым каждой снежинкой, заставляющим её кристаллы располагаться конкретным образом.

Подсолнечник

Подсолнечники являются ярким примером радиальной симметрии, а также одним из типов симметрии, называемой последовательностью Фибоначчи (числа Фибоначчи – 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, … – каждое последующее число является суммой двух предыдущих). Количество спиралей в подсолнечнике увеличивается согласно принципу последовательности Фибоначчи. Если задаться вопросом, зачем в этом и других растениях соблюдаются подобные математические правила, то, как и в случае с пчелиными сотами, ответ будет обуславливаться эффективностью.

Капуста романеско

Этот овощ представляет собой яркий образец фрактальной природной симметрии: каждое его соцветие соответствует рисунку логарифмической спирали. Внешне похожая на брокколи, капуста романеско своим вкусом и консистенцией напоминает цветную капусту. Богатое витаминами С, К, а также каротиноидами, это растение настолько же красивое, насколько и полезное для здоровья.

Симметрия Солнце-Луна

Диаметр Солнца – 1,4 млн километров, Луны – 3474 километра, и то, что Луна способна заблокировать солнечный свет, обеспечивая около 5-ти затмений Солнца каждые 2 года, кажется практически невозможным. Ширина Солнца почти в 400 раз превышает ширину Луны, кроме того, Солнце в 400 раз дальше неё. Благодаря симметрии, и Луна и Солнце кажутся практически одинакового размера, если наблюдать за ними с нашей планеты, поэтому Луна может закрыть Солнце. В зависимости от расстояния между Землёй и Солнцем, мы можем видеть неполные и кольцевые затмения, однако каждые 1-2 года происходит точное выравнивание, благодаря чему мы можем наблюдать полное затмение Солнца.

Моллюск Наутилус помпилиус

Раковина этого моллюска также отвечает последовательности Фибоначчи: она закручивается в спираль, поддерживая одну и ту форму, отличающуюся пропорциональностью, благодаря чему сохраняет её в течение всей своей жизни. Не все моллюски Наутилус помпилиус имеют раковины, выстроенные по этим правилам, однако все они отвечают логарифмической спирали.

Паутина

В животном мире насчитывается порядка 5 тысяч видов пауков, представители каждого из которых создают практически идеальное полотно круговой формы, поддерживаемое радиальными нитями почти на одинаковом расстоянии, со спиральной тканью, предназначенной для ловли добычи. Согласно исследованиям учёных, форма полотна никак не влияет на эффективность охоты, однако, по их мнению, благодаря радиальной симметрии равномерно распределяется сила удара при попадании жертвы в сети.

Млечный путь

Законы природы не ограничиваются планетой Земля. Недавно на краю галактики Млечный путь была открыта новая секция, и, по мнению учёных, галактика является почти идеальным зеркальным отражением себя.