Наука для всех простыми словами

Самый лучший сайт c познавательной информацией.

Самые симметричные объекты в мире.

17.04.2017 в 11:53

Лишь в том случае, 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.
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.
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 Е 8.
Не обременяя себя досадными свойствами физического мира, математики могут представлять себе нереально симметричные структуры. К примеру, группа ли Е 8 - 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 Е 8 в реальном мире.


Чтобы увидеть симметрии Е 8, 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 Е 8. 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.


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. Источник: Geektimes. ru технологии@Science_Newworld.