Самые симметричные объекты в мире

Если вы когда-нибудь пытались постричься самостоятельно, вы знаете, как тяжело достичь идеальной симметрии. Мы так высоко ценим симметрию в частности потому, что её трудно достичь.

Предлагаем вашему вниманию пять самых симметричных объектов, когда-либо созданных человеком, и объяснение того, почему их так сложно создавать.

Кварцевый ротор гироскопа для Gravity Probe B

В 2004 году американская космическая миссия Gravity Probe B (GP-B) была запущена в космос на ракете Delta II. Она должна была проверить общую теорию относительности. На спутнике, находящемся на земной орбите, в числе прочего находился набор гироскопов, способный измерить два явления, предсказанных ОТО: кривизну пространства-времени (геодезическую прецессию) и искривление пространства-времени крупными объектами (увлечение инерциальных систем отсчёта). Для измерения этих явлений гироскопы должны были быть невероятно точными. Ошибка большая, чем одна стомиллиардная доля градуса в час, испортила бы эксперимент. Точность стандартных гироскопов, используемых на подводных лодках и военных самолётах, в 10 миллионов раз хуже.

Для постройки таких точных гироскопов необходимо было создать идеально симметричные роторы, быстро вращающиеся элементы, позволяющие гироскопам сохранять положение в пространстве. Они должны были быть идеально сбалансированными и гомогенными. Команда GP-B сделала эти небольшие сферы из блоков чистого кварца, выращенных в Бразилии и запечённых в Германии. Поверхность каждого гироскопа почти идеально сферичная, и отличается от сферы не больше, чем на десятимиллионную долю сантиметра.

Согласно книге рекордов Гиннеса, это самые круглые из когда-либо созданных объектов. Команда из Стэнфорда, работавшая над ними, утверждает, что более сферическими бывают только нейтронные звёзды.

Еще по теме:  В стиле арт – деко. Художница Trish Biddle.

Кремниевый килограмм проекта Авогадро

Единственный реальный конкурент GP-B в области идеальных сфер, это шар, который скоро станет определять килограмм. Эта сфера – результат работы проекта Авогадро, в котором только стоимость сырья превысила миллион долларов. Цель – превзойти и заменить международный прототип килограмма (IPK). Килограмм – последняя единица измерения в международной системе единиц (метрической), всё ещё определяемая физическим объектом – цилиндром из сплава платины и иридия – а не физическими принципами. Этот цилиндр находится под тремя вложенными стеклянными колпаками в хранилище с контролируемой температурой, расположенном недалеко от Парижа.

Проблема в том, что текущий IPK немного потерял в весе, по сравнению с 40 схожими с ним цилиндрами, хранящимися в других странах – а это серьёзный недостаток объекта, призванного определять массу. В проекте Авогадро было создано две небольших сферы почти идеальной формы, полностью состоящих из кремния-28, которые должны практически вечно сохранять вес ровно в один килограмм. Кремний-28, использованный в сферах, был предварительно очищен на российских центрифугах, на которых когда-то изготавливали ядерное оружие. Очищенный кремний отправили в Германию, и там из него вырастили кристаллы.

Итоговая сфера отличается от идеальной не больше, чем на 25 нм, и скорее всего, скоро вытеснит с первого места сферы с GP-B. «Если бы наши сферы были размером с Землю, то неровности на них были бы размером от 12 до 15 мм, а от сферы они отличались бы всего на 3-5 м», – сказал главный специалист по оптике Ахим Лейстнер, из австралийского Государственного объединения научных и прикладных исследований.

Еще по теме:  Церковь среди мечетей

Сферы готовы, и теперь исследователи разных стран попробуют подсчитать точное количество содержащихся в них атомов, чтобы выработать универсальное соглашение по поводу того, какова же масса в один килограмм.

Группа Ли Е8

Не обременяя себя досадными свойствами физического мира, математики могут представлять себе нереально симметричные структуры. К примеру, группа Ли Е8 – это набор из 248 различных форм симметрии, применимых к теоретическому 57-мерному объекту. Структуру придумали в конце XIX века, но лишь недавно исследователи из Британии и Германии объявили о создании физической системы, представляющей Е8 в реальном мире.

Чтобы увидеть симметрии Е8, исследователи охладили кристалл из кобальта и ниобия до температур, близких к абсолютному нулю. Затем они поместили кристалл в магнитное поле, и при увеличении его силы спины электронов внутри кристалла начали выстраиваться согласно структуре Е8. Наблюдение этой симметрии говорит не только о возможности создавать очень симметричные системы – оно говорит также и о том, что в квантовом мире существуют скрытые симметрии, определяющие самоорганизацию электронов.

Тадж-Махал

Большинство людей никогда не столкнётся со сферой GP-B или с килограммом из кремния-28. Но они смогут увидеть удивительно симметричную структуру, посетив Индию. Тадж-Махал был построен падишахом Шах-Джаханом как мавзолей в память о его жене Мумтаз-Махал, умершей при родах 14-го ребёнка. Джахан хотел, чтобы здание представляло гармоничные взаимоотношения, и попросил архитектора изобразить нечто двусторонне-симметричное. В результате получилось строение, в котором симметричные детали встречаются от крупных планов до декоративных элементов.

Еще по теме:  Солнечная живопись. Художник Howard Behrens.

Тадж-Махал часто называют ключевым примером симметрии в строениях, но довольно сложно определить, какое из построенных когда-либо зданий было идеально симметричным, поскольку множество архитекторов использовали симметрию в своих разработках. Многие годы математика и архитектура составляли одну дисциплину, и архитекторы ценили здания, выглядящие так же, как их отражение.

Обсидиановые ушные тоннели

Создать нечто рукотворное и при этом очень симметричное тяжело даже при нынешнем развитии технологий. Поэтому открытие этих удивительно симметричных ушных украшений, которым приписывается возраст в сотни лет, так возбудило любителей конспирологии, утверждающих, что их в принципе невозможно было сделать без современных инструментов. Археологи же с этим не согласны. Эти затычки действительно сделаны удивительно искусно, но сделали их не инопланетяне и не шутники на современных машинах – а особо искусные ацтеки. Археологи, отрывшие и мастерские, где они были изготовлены, говорят, что многие из них были сделаны при помощи камня, керамики и деревянных инструментов.

«Удивительно не только то, что они были созданы с таким искусством и точностью, но и то, что они дожили до наших дней, не будучи раздавленными», – говорит Джон Милхаузер [John Millhauser], антрополог из Государственного университета Северной Каролины, нашедший похожие туннели в городе Ксалтокан, к северу от Мехико. Так что, даже если они и выглядят сверхъестественно, то на самом деле просто служат примером удивительного мастерства.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.