21 декабря 2020

Сногсшибательная математика снежинок

Наука

Независимо от того, напечатана ли она на оберточной бумаге, сделана орнаментом или вшита в праздничные носки, фигура снежинки — одна из самых узнаваемых форм, которые вы когда-либо видели.

Но почему они такие похожие? Ведь говорят, что не бывает двух одинаковых снежинок. 

Многие думают, что снежные кристаллы, как их следует называть, просто замороженные капли воды. Тогда это будет мокрый снег, а снежные кристаллы на самом деле формируются совершенно по-другому и меняются по мере падения с неба.

Более того, для выпадения снега в облаке должны присутствовать все три формы воды: жидкость, пар и лед.

В основе всей химии лежат заряды, положительный и отрицательный. Два атома водорода связываются с одной стороной атома кислорода, придавая этой части положительный заряд, в то время как другая сторона, на которой отсутствуют атомы водорода, заряжена отрицательно.

Отрицательная сторона привлекает совершенно отдельную молекулу воды, которая в конечном итоге в жидком состоянии вырастает, образуя четырехстороннюю пирамиду из шести молекул воды.

От куска снега до экспоната

Однако именно после этой стадии, когда он становится льдом, снежный кристалл превращается в шестиугольное (шестигранное) образование, и возникает сразу же узнаваемая и красиво симметричная форма.

Сногсшибательная математика снежинок

Исследователь и математик из Университета Манитобы Ранганатан Падманабхан объясняет своей университетской прессе, почему снежный кристалл всегда изображается с шестью сторонами и шестью ветвями.

«Природа — Мать всех симметрий», — начинает он. «Фактически, симметрия оказывается центральным организующим принципом в замысле Природы», — отмечая пчелиные соты, прежде чем объяснять, что на молекулярном уровне шестиугольник позволяет максимально плотно упаковывать вещи в пространстве, а это означает, что Природа бережлива.

Когда снежный кристалл падает через облака и небо, он собирает воду — жидкость, пар и твердое тело. При воздействии различных уровней влажности и температуры начинает накапливаться по мере того, как он вращается вниз в теоретически бесконечном изменении траекторий и условия, в конечном итоге формирующие ветви или рукава снежного кристалла, которые по существу запрещают идентичность между упавшими хлопьями.

Интервью с метеорологом Дэвидом Эпштейном, опубликованное в Boston Globe, объясняет, как снежные кристаллы могут на самом деле образовывать столбы, иглы, ромбы и треугольники при различных погодных условиях, но шестиугольные образования, которые мы все признаем, имеют очень упрощенный процесс.

Ранганатан Падманабхан отметил, что «как однажды упомянул Галилей, математика — это язык, выбранный Богом для выражения этих основных научных фактов», добавив, что «теория групп», важный способ создания описаний, была разработана для объяснения симметрии в физике, математике и биологии.

Cтатьи по теме

10 августа 2020
Почему моделям не стоит презентовать футбольную форму

О моде, футболе, заработке и различных комбинациях этих слов...

2 декабря 2020
Microsoft представил уродливый рождественский свитер с логотипом MS Paints

Поддержали модные тенденции и серьёзно подзаработали...

31 июля 2020
Как провести финал недели в Москве (31 июля - 2 августа)

Расскажем, что нас ждет на экранах и в лучших заведениях сто...

18 августа 2020
Канье Уэст хочет сделать свой христианский TikTok

Все хотят сделать свой TikTok. Канье Уэст недалеко ушел от Ц...

Недавно смотрели

Просмотренно в 13:48
Почему моделям не стоит презентовать футбольную форму

О моде, футболе, заработке и различных комбинациях...

Просмотренно в 16:33
У древних египтян нашли продвинутые технологии

Точнее очередные продвинутые технологии......

Просмотренно в 10:04
Доставщик еды и уборщица помогли девушке родить

Добрая история про доставщика еды и уборщицу, кото...

Просмотренно в 15:30
В Канаде кролик поцеловал снеговика

И оставил снеговика без носа-морковки...

Просмотренно в 11:18
В Симферополе установили памятник «Пчеле-журналисту»

Она символизирует непростую работу журналистов, а ...

Просмотренно в 15:17
Запеченная курица с пармезаном

Это блюда определенно станет популярным в вашем до...

Просмотренно в 13:37
Как провести финал недели в Москве (21 августа — 23 августа)

Вечеринки во всю возвращаются в пост-карантинную с...

Просмотренно в 11:28
Нейробиологи выяснили, почему взрослым так сложно учить новый язык

Если вы пытаетесь заговорить на новом иностранном ...