Simetrija

Asimetrija

Ritem- to je izmenjava poljubnih elementov v določenem zaporedju.

Ritem je eno izmed načinov, ki se najpogosteje uporablja za ustvarjanje harmonične kompozicije. To orodje odraža povezavo človeške narave in dejavnosti, vključno s kreativnostjo, z vesoljem ...

Ali je mogoče zanikati, da so številni procesi človeškega življenja ciklični? Oseba čuti srčne ritme, diha, se ritmično premika med hojo, tekom, plesom. Vsaka delovna dejavnost je povezana z ritmičnimi gibi, torej s ponovitvami. Najpomembnejši znaki ritma so ponavljanje pojavov, elementov ali oblik, pravilnost njihovega menjavanja. "Ritam" dobesedno pomeni "utrip, dimenzija" (iz grškega "rafmos").

Ritme lahko razdelimo na:

- metrična ali enolična (ponovitev brez sprememb);

- usmerjeno (izmeni se dodajo redne spremembe);

- ponovitev;

- ritem združevanja.

Po naravi črt lahko ritem razdelimo na naravnost in ukrivljeno.

Zgodi se ritem preprostokadar se spremeni ena pravilnost (spremeni se oblika, barva, tekstura ali razdalja med elementi), in zapletenoko se spremembe ritma pojavijo pri več parametrih hkrati. Na primer, spremeni se konfiguracija oblike in pride do nasičenosti barv ali pa se spremeni razdalja med elementi in hkrati se oblika zmanjša, kar spremeni tudi značilnost teksture.

Za metrične sestave je značilna statičnost. Statičnost je stanje miru, ravnotežja. Ornament je presenetljiv primer metrične vrstice.

Čeprav je metrično ponavljanje že sam po sebi vzorec, še ni harmonija. Če v glasbi neskončno ponavljate isto noto ali gradite arhitekturno kompozicijo na ponavljanju samo enega elementa, harmonija ne nastane. Očitno ponavljanje začnemo dojemati kot nekakšen vrstni red od trenutka, ko nehamo takoj zajemati število elementov. S tega vidika niti pet ponovitev še ni serija, saj podzavestno štejemo njene elemente. Ko število ponovitev preseže šest, sedem, jih nehamo šteti, elementov ne dojemamo posamično, temveč kot skupino.

Vendar narava ne prenaša enoličnosti in monotonosti. Ne najdete dveh enakih dreves ali dveh enakih kamenčkov - kljub vsej podobnosti in skupnim značilnostim se še vedno razlikujejo po določenih parametrih. Naše dojemanje okoliške resničnosti je urejeno na enak način - moti nas monotono trkanje padajočih kapljic s pipe, enakomerni, brezhibni in značilni detajli ograje vzbujajo dolgčas, neskončno dolga in monotona brazilska TV-serija s svojim ponavljanje sheme zapleta nas večkrat razjezi ...

Zato je treba vsak ritem oblikovanja spremeniti tik pred mejo, ko začne postajati monoton. Vse je dobro v zmernih količinah in dobro bi bilo vedeti ali občutiti to mero. Najlažji način, da to ugotovite, je, da se postavite na kožo gledalca.

V kompozicijah je povsem mogoče uporabiti kombinacijo metra in ritma. Metrična ponovitev ritmične serije pomaga ustvariti zelo izvirne skladbe. Zdi se, da z enim in istim orodjem ni mogoče doseči tako raznolikih rešitev. Toda na primer umetnik V. Vasarely z vsem svojim delom dokazuje nasprotno. Vsako njegovo delo je izvirno in unikatno.

Kakršne koli motnje v ritmu pritegnejo pozornost, zlomijo ritem, lahko postavite potrebne poudarke.

Ritam je ena izmed "čarobnih palic", s katero lahko prenesete gibanje na letalu.

Zakaj ritem izraža gibanje? To je posledica posebnosti naše vizije. Pogled, ki prehaja iz enega slikovnega elementa v drugega, njemu podobnega, sam, tako rekoč, sodeluje pri gibanju.

Simetrija (iz grščine. Identiteta, podobnost, ujemanje) je ujemanje slike glede na os simetrije, točko ali ravnino.

Asimetrija - neravnovesje, ravnotežje

Simetrija ustreza enemu najglobljih naravnih zakonov - želji po trajnosti. Glavna značilnost simetrične kompozicije je ravnotežje. Simetrija je harmonična, a če je vsaka slika simetrična, bomo čez nekaj časa obkroženi z srečnimi, a monotonimi deli. V mnogih primerih je treba namerno razbiti simetrijo v kompoziciji, sicer je težko posredovati gibanje, spreminjanje, protislovje.

S simetrijo se srečujemo povsod - v naravi, tehnologiji, umetnosti, znanosti. Omenimo na primer simetrijo, značilno za metulj in javorjev list, simetrijo oblik avtomobila in letala, simetrijo v ritmični konstrukciji pesmi in glasbene fraze, simetrijo atomske strukture molekul in kristalov.

Koncept simetrije poteka skozi celo stoletno zgodovino človeške ustvarjalnosti. Najdemo ga že pri izvoru človeškega znanja, široko ga uporabljajo vsa brez izjeme področja sodobne znanosti. Načela simetrije igrajo pomembno vlogo v fiziki in matematiki, kemiji in biologiji, inženirstvu in arhitekturi, slikarstvu in kiparstvu, poeziji in glasbi. Naravni zakoni, ki urejajo sliko pojavov, ki so v svoji raznolikosti neizčrpni, pa spoštujejo načela simetrije.

Najenostavnejši pogled simetrija - ogledalo ... Predmet ali figura, ki jo lahko ravnina razdeli na dve polovici, tako da se ti polovici med seboj sovpadata, ko ju naložita drug na drugega, ima zrcalno simetrijo. Ta simetrija je na primer neločljivo povezana s človeškim telesom, živalskimi telesi in še veliko več. Zrcalna simetrija prispeva k vtisu umirjenosti in umirjenosti, saj naredi obe polovici slike enaka našemu pogledu.

Drugačna vrsta simetrije je prisotna na slikah, ki so poravnane same s seboj brez pomoči odseva zrcala, ampak z vrtenjem okoli osi, pravokotne na slikovno ravnino. To - aksialna simetrija , število takih poravnav med popolnim krožnim obračanjem figure pa se imenuje vrstni red osi. Osna simetrija je lahko od sekunde do neskončnosti. Obstaja neskončno veliko figur z osno simetrijo, vendar so vse jasno organizirane in enakomerno porazdeljene po enem samem središču zanje. Vsi koti zavojev morajo biti enaki. Osno simetrijo pogosto najdemo v naravi in \u200b\u200bje razširjena v ornamentih. Najprej rozete pripadajo figuram z osno simetrijo. Slika z osno simetrijo daje vtis gibanja, vrtenja okoli središča.

Rozete pogosto lahko vidite ne samo z aksialno simetrijo, temveč tudi z zrcalno. Takšne oblike so veliko bolj uravnotežene in mirnejše od prejšnjih. Zdi se, da je ta oblika bolj popolna, saj ne izraža vrtenja in se enaki elementi razlikujejo od njenega središča. Morda so ravno zato rozete s tema dvema vrstama simetrije najbolj razširjene.

Po določeni črti so lahko enaki motivi enakomerno razporejeni. S tem se oblikuje linearni ornament ali obroba vzporedni prenos,ki se lahko nadaljuje v nedogled v obe smeri v smeri proge. To je druga vrsta simetrije: če celotno okrasno vrstico premaknemo vzdolž osne črte za en motiv, se bo vsaka od figur prekrila namesto sosednje, to pomeni, da bo meja kombinirana sama s seboj.

V umetnosti ornamenta se pogosto uporablja polnjenje ravnine z enakimi pravokotnimi figurami. V matematiki se taka ploščica imenuje parket (v oblikovanju - mrežasti okraski ). Znano je, da le dve vrsti figur - različni paralelogrami (vključno s pravokotniki, kvadrati in rombi) in šesterokotniki z dvojno vzporednimi stranicami zapolnijo ravnino popolnoma, brez vrzeli in prekrivanja, pri čemer uporabljajo le prevode in ohranjajo orientacijo.

Vrste simetrije - (ogledalo, vrtljivo, oddajanje, parket, kombinirano)

Lastnosti in lastnosti sestave

Medsebojna povezanost tektonike in volumetrično-prostorske strukture

Odnos materialni prostorima tektonske značilnosti in razmerje prostor-prostor - ideja o naravi volumetrično-prostorske strukture.

Slika: 2.37 - Manifestacija tektonskosti v obliki

Struktura bi morala delovati. Prevelik prerez strukturnih elementov s solidno mejo varnosti, zlasti odprtih struktur, močno zmanjša estetsko raven teh izdelkov. Manj materiala, kot je mogoče zagotoviti delo določene konstrukcije, več razlogov je, da je estetsko dovršena. Ta formula izraža tudi organsko povezavo tektonike s prostorninsko-prostorninsko strukturo.

V antičnem svetu je bila simetrija pogoj lepote. Slika Vesolja je bila videti simetrična. Stari Grki so imeli vesolje simetrično, Pitagora pa je govoril o sferičnosti Zemlje in njenem gibanju po krogli.

Simetrija- načelo organiziranja kompozicije, kjer so elementi pravilno nameščeni glede na ravnino, os ali središče. Ko zavrtite obliko okoli središča, osi ali ravnine, so simetrični elementi popolnoma poravnani med seboj. Obstaja več vrst simetrije.

Simetrija je ena najbolj presenetljivih in očitnih lastnosti sestavka. to pomeni , s pomočjo katerih se organizira oblika arhitekturnih struktur, strojev, obdelovalnih strojev, gospodinjski aparati itd. in je najbolj aktiven pravilnost.

Najenostavnejša vrsta simetrije je zrcalno- na podlagi enakosti dveh delov figure, ki se nahajata eden pred drugim kot predmet in njegov odsev v ogledalu. Namišljena ravnina, ki takšno sliko deli na polovico, se imenuje ravnina simetrije. Pri oblikovanju vozilo v oblikovalskih studiih se pogosto uporablja podobna vrsta simetrije, ko je polovica modela plastelina pritrjena na ogledalo in se oceni vizualno zaznavanje dejanske velikosti predmeta. Zrcalna simetrija je razširjena v gospodinjskih predmetih in spominkih.

Druga vrsta simetrije je osno simetrija - zaradi skladnosti (združljivosti), dosežene z vrtenjem figure okoli osi simetrije, tj. črta, pri kateri se slika lahko večkrat poravna sama s seboj.

Za aksialno simetrijo je značilna enako razdalja točk glede na os (in ne ravnina, kot v prvem primeru). Simetrična figura se kot vrti okoli osi in ostane znotraj krivulje, ki jo opisuje. Primer takšne simetrije najdemo v organskem svetu, še bolj pa v objektivnem, umetnem. V organskem svetu je borov stožec, jabolko ali oreh. Med umetnimi predmeti simetričnih teles je neskončno veliko - to so posode in izdelki za struženje in arhitekturne podrobnostiitd.

Značilna sorta je vijak simetrija, ki je posledica spiralnega gibanja točke ali črte okoli fiksne osi. Vijačna simetrija se običajno uporablja v elementih različnih vrst strojev, obdelovalnih strojev, letal, parnikov, spiralnih stopnišč.

Oblikovalec pa se najpogosteje mora spoprijeti z manifestacijo asimetrije v simetričnih oblikah. Poznavanje tovrstnih vzorcev lahko pomaga pri delu na sestavi različnih strojev, strojev in naprav.

Absolutna simetrija v naravi praktično ne obstaja. Kar zadeva tehnologijo, ima oblika obdelovalnih strojev, strojev, naprav, različne opreme praviloma tudi odstopanja od simetrije, ki jih povzročajo pogoji njihovega delovanja in posledično oblikovne značilnosti.

Asimetrija v simetriji se lahko razvije na različne načine. V nekaterih primerih gre za asimetrijo tehnične strukture, ki se ne odraža v zunanjem videzu predmeta (na primer: prečna razporeditev motorja).

Pri obdelovalnih strojih so s splošno simetrično osnovo praviloma posamezni deli mehanizma asimetrično nameščeni, na primer: krmiljenja.

Pomembno je, da se takšna odstopanja od simetrije ne zdijo napaka pri oblikovanju, ampak dajejo obliki posebno izraznost in individualnost.

Za oblike, ki omogočajo odstopanja od stroge simetrije, z razvojem asimetričnega začetka lahko nastopi trenutek, ko objekt preneha biti simetričen. Tako je smiselno govoriti o obstoju določenih meja, preko katerih pride do neorganiziranosti oblike.

Asimetrija- načelo organiziranja oblike, ki temelji na dinamičnem ravnovesju elementov, na vtisu njihovega gibanja v celoti. Z vidika matematike je koncept asimetrije le odsotnost simetrije; v zasnovi sta simetrija in asimetrija dve nasprotni metodi pravilne organizacije prostorske oblike, podrejene lastni domača zakonodaja... Asimetrija nikakor ni omejena na uničenje simetrije. Enotnost je cilj gradnje asimetričnega sistema, pa tudi simetričnega. Vendar se to doseže na drugačen način. Identiteto delov in njihovo razporeditev nadomešča vizualno ravnovesje. Podrejenost delov je glavno sredstvo za kombiniranje asimetrične sestave.

Če simetrično obliko zaznamo enostavno in takoj, potem asimetrično beremo postopoma.

Asimetrična oblika za nekatere izdelke je tako objektivna posledica reševanja funkcionalnega problema kot oblika, ki je simetrična za druge. Vendar pa obstaja temeljna razlika med tema dvema lastnostma oblike.

Harmonija razvite asimetrične oblike temelji na težko razmerje veliko vzorcev kompozicije, saj elementi oblike niso povezani z osjo simetrije.

Simetrija sama po sebi ne zagotavlja harmonije, tako kot asimetrija ne pomeni disharmonije.

Celotna zgodovina umetnosti, arhitekture in tehnologije potrjuje, da asimetrične kompozicije, tako preproste kot zapletene, z vidika estetske vrednosti niso slabše od simetričnih. Hkrati je delo na asimetričnem izdelku težje - zahteva razvito intuicijo in subtilen občutek za kompozicijsko ravnovesje. Še posebej težko je delati na izdelkih z več elementi s kompleksnim OPS, katerih posamezni deli imajo lahko svoje posebne osi simetrije.

Asimetrija je občutljiva na spremembe v razmerju, zato pri delu na asimetrični obliki oblikovalec s posebno pozornost treba se je nanašati na proporcionalni sistem.

Glede simetričnih oblik se nismo osredotočili na podrejenost elementov, saj simetrija sama prispeva k podrejenosti.

Asimetrična oblika je prikrajšana za to organizacijsko osnovo, podrejenost njenih elementov pa temelji na mnogo bolj subtilnih zakonih, ki se v celoti znižajo na kompozicijsko ravnovesje.

Za uskladitev asimetrične oblike je še posebej potrebna natančna predhodna analiza. Tu je vse običajno zgrajeno na odtenkih. Glavna naloga v tem primeru je doseči celovitost obrazca.

V tehnologiji asimetrija oblike kot kvaliteta sestave obdelovalnih strojev, strojev, naprav in različne opreme odraža načelo razvoja njihove tehnične strukture, njihove splošne inženirske postavitve.

NOU VPO Daljnovzhodni inštitut za mednarodno poslovanje

Fakulteta za ekonomijo in mednarodno poslovanje

PRESKUS

Po "Koncepti moderne naravoslovja"

TEMA: "Načela simetrije in asimetrije"

Opravljeno: študent gr. 319 - BU

E.A.Kostina

Oznaka 09-BU-08

Preverjal: kandidat za družbene vede, izredni profesor

Zyablova E.Yu.

Khabarovsk 2009

DELOVNI PLAN

Uvod 3

1. Simetrija kot estetsko merilo. Operacije in vrste simetrije. Načela simetrije. pet

2. Različne simetrije in asimetrije v naravi - lastnosti materialnega sveta. Pojem simetrije in asimetrije v biologiji. trinajst

3. Zlati rez - zakon manifestacije harmonije narave. 26.

Zaključek 31

Seznam referenc

Uvod

Prvotni pomen simetrije je sorazmernost, podobnost, podobnost, vrstni red, ritem, poravnava delov v celostni strukturi. Simetrija in struktura sta neločljivo povezani. Če ima neki sistem strukturo, potem ima nujno nekaj simetrije. Ideja simetrije je izjemnega pomena kot vodilno načelo pri razumevanju strukture naravoslovnega znanja. Hevristični vrednosti in metodološkemu pomenu načela simetrije je težko oporekati. Znano je, da ima to načelo pri reševanju določenih znanstvenih problemov vlogo merila resnice.

Simetrija je eden najbolj temeljnih in eden najbolj splošnih zakonov vesolja: nežive, žive narave in družbe. Povsod najdemo simetrijo. Koncept simetrije poteka skozi celo stoletno zgodovino človeške ustvarjalnosti. Najdemo ga že pri izvoru človeškega znanja; široko ga uporabljajo vsa področja sodobne znanosti brez izjeme.

Kaj je simetrija? Zakaj simetrija dobesedno prežema ves svet okoli nas? Načeloma obstajata dve skupini simetrije.

Prva skupina vključuje simetrijo položajev, oblik, struktur. To je simetrija, ki jo lahko vidite neposredno. Lahko mu rečemo geometrijska simetrija.

Druga skupina označuje simetrijo fizikalnih pojavov in naravnih zakonov. Ta simetrija je v samem temelju naravoslovne slike sveta: lahko ji rečemo fizična simetrija.

Skozi tisočletja je človeštvo med družbeno prakso in poznavanjem zakonov objektivne resničnosti nabralo številne podatke, ki kažejo na prisotnost dveh tendenc v svetu okoli nas: na eni strani do stroge urejenosti, harmonije in na drugi, na njihovo kršitev. Ljudje so že dolgo pozorni na pravilnost oblike kristalov, cvetja, satja in drugih naravnih predmetov in to proporcionalnost reproducirajo v umetniških delih, v predmetih, ki jih ustvarjajo, s konceptom simetrije.

"Simetrija," piše slavni znanstvenik J. Newman, "vzpostavlja zabaven in neverjeten odnos med predmeti, pojavi in \u200b\u200bteorijami, ki se zdijo navzven nepovezani z ničemer: zemeljski magnetizem, ženska tančica, polarizirana svetloba, naravna selekcija, teorija skupin, nespremenljivosti in transformacije, delovne navade čebel v panju, struktura prostora, risbe vaz, kvantna fizika, cvetni listi, interferenčni vzorci rentgenskih žarkov, celična delitev morskih ježkov, ravnotežne konfiguracije kristalov, romanske katedrale, snežinke, glasba, teorija relativnosti ... ".

1. Simetrija kot estetsko merilo. Operacije in vrste simetrije. Načela simetrije.

Eden od posrednih rezultatov Einsteinove SRT je bila potreba po analizi na videz dobro znanih konceptov, ki so jih številne generacije dojemale kot nekaj znanega in ne zahtevajo razlage, kar je dokazala.

V zvezi s tem lahko zgodovino znanosti predstavimo kot zgodovino poskusov razjasnitve vsebine in obsega uporabe znanstvenih konceptov. In tu je uspeh vedno spremljal koncepte, ki so izstopali po svoji estetski privlačnosti. Takšnim konceptom lahko pripišemo simetrijo, ki je že v antiki veljala za estetsko merilo in ne kot strogo znanstveni koncept.

Simetrija (iz grščine. Symmetria - sorazmernost) - enotnost, sorazmernost, harmonija, nespremenljivost strukture materialnega predmeta glede na njegove transformacije. To je znak popolnosti in popolnosti. Po izgubi elementov simetrije objekt izgubi svojo popolnost in lepoto, tj. estetski koncept.

Estetska obarvanost simetrije v najbolj splošnem smislu je skladnost ali uravnoteženost posameznih delov predmeta, združenih v eno celoto, skladnost proporcev. Že od antičnih časov so številni ljudje imeli koncept simetrije v širšem smislu kot enakovrednost ravnovesja in harmonije. Neizčrpna domišljija in iznajdljivost umetnikov in obrtnikov so zajeti v geometrijske okraske vseh stoletij. Njihova ustvarjalnost je bila omejena s strogimi okviri, zahtevami, da dosledno sledijo načelom simetrije. Razlaga neprimerljivo širše, ideje simetrije pogosto najdemo v slikarstvu, kiparstvu, glasbi, poeziji. Operacije simetrije pogosto služijo kot kanoni, ki so jim podvržene baletne stopnice: prav simetrični gibi so osnova plesa. Velikokrat je jezik simetrije tisti, ki je najprimernejši za razpravljanje o delih vizualne umetnosti, četudi se razlikujejo v odstopanjih od simetrije ali se njihovi ustvarjalci skušajo namerno izogniti.

Ločimo lahko naslednje operacije simetrije:

■ odsev v ravnini simetrije (odsev v ogledalu);

■ vrtenje okoli osi simetrije (rotacijska simetrija);

■ odsev v središču simetrije (inverzija);

■ prenos (oddajanje) slike na daljavo;

■ vijačni zavoji.

Odsev v ravnini simetrije

Odsev je najbolj znana in najpogostejša vrsta simetrije v naravi. Ogledalo reproducira točno tisto, kar "vidi", vendar je obravnavani vrstni red obrnjen: desna roka dvojnika bo dejansko leva, saj so prsti na njem v obratnem vrstnem redu. Vsakdo verjetno že od otroštva pozna film "Kraljevina ukrivljenih ogledal", kjer so imena vseh likov brali v obratnem vrstnem redu.

Ogledalo simetrije lahko najdemo povsod: v listih in cvetovih rastlin, arhitekturi, okraski. Človeško telo, če govorimo le o njegovem zunanjem videzu, ima zrcalno simetrijo, čeprav ne povsem strogo. Poleg tega je zrcalna simetrija lastna telesom skoraj vseh živih bitij in to naključje nikakor ni naključno. Pomembnosti koncepta zrcalne simetrije je težko preceniti.

Vse, kar lahko razdelimo na dve zrcalno enaki polovici, ima zrcalno simetrijo. Vsaka polovica služi kot zrcalna slika druge, ravnina, ki ju deli, pa se imenuje zrcalna odsevna ravnina ali preprosto zrcalna ravnina. To ravnino lahko imenujemo element simetrije in ustrezna operacija - operacija simetrije.

Odsev v ogledalu je eden od načinov ponavljanja figure, ki vodi do videza simetričnega vzorca. Če ne uporabljate enega, temveč dva ogledala, lahko dobite napravo, imenovano kalejdoskop, ki jo je leta 1819 odkril D. Brewster. Kalejdoskop združuje dve vrsti simetrije: zrcalno in rotacijsko. Če postavite ogledala pod določenim kotom, lahko vidite odsev, odsev odseva itd. Nenehno spreminjajoča se serija vzorcev pritegne vse poglede.

Če se dve ogledali ne sekata, ampak sta nameščeni vzporedno drug z drugim, potem namesto ornamenta z elementi, ki se nahajajo v krogu, dobimo neskončen vzorec, ki se ponovi in \u200b\u200bspominja na obrobo ali trak iz blaga.

Vsak dan naletimo na tridimenzionalne simetrične vzorce: gre za številne sodobne stanovanjske zgradbe, včasih pa celimi bloki, škatlami in škatlami, nakopičenimi v skladiščih, atomi snovi v kristalnem stanju tvorijo kristalno mrežo - element tridimenzionalne simetrija. V vseh teh primerih vam pravilna lokacija omogoča varčno rabo prostora in zagotavlja stabilnost.

Vrtljiva simetrija

Videz vzorca se ne bo spremenil, če ga zasukate za nek kot okoli osi. Iz tega izhajajoča simetrija se imenuje rotacijska simetrija. Primer je otroška igra "spinner" z vrtljivo simetrijo. V številnih plesih figure temeljijo na rotacijskih gibih, ki se pogosto izvajajo le v eno smer (torej brez refleksije), na primer okrogli plesi.

Listi in cvetovi številnih rastlin kažejo radialno simetrijo. To je takšna simetrija, pri kateri list ali cvet, ki se obrača okoli osi simetrije, preide vase. Radialna simetrija je jasno vidna na prerezih tkiv, ki tvorijo korenino ali steblo rastline. Tudi socvetja številnih cvetov so radialno simetrična.

Odsev v središču simetrije

Primer predmeta najvišje simetrije, ki označuje to simetrično operacijo, je žoga. Sferične oblike so v naravi precej razširjene. Pogosti so v ozračju (kapljice megle, oblaki), hidrosferi (različni mikroorganizmi), litosferi in vesolju. Spore in cvetni prah rastlin, kapljice vode, ki se v stanju breztežnosti spustijo na vesoljsko plovilo, imajo sferično obliko. Na metagalaktični ravni so največje kroglaste strukture kroglaste galaksije. Gostejša je kopica galaksij, bližje je sferični obliki. Zvezdaste kopice so tudi sferične oblike.

Oddaja ali prenos slike na daljavo

Oddaja ali vzporedni prenos slike na daljavo je vsak vzorec, ki se ponavlja brez omejitev. Lahko je enodimenzionalna, dvodimenzionalna, tridimenzionalna. Oddajanje v isti ali nasprotni smeri tvori enodimenzionalni vzorec. Oddajanje v dveh vzporednih smereh tvori dvodimenzionalni vzorec. Parketna tla, vzorci ozadij, čipkasti trakovi, opečne ali ploščicaste poti, kristalne oblike ustvarjajo vzorce, ki nimajo naravnih meja.

Pri preučevanju okraskov, uporabljenih pri tiskanju, so našli enake elemente simetrije kot pri risanju ploščic s tlemi. Okrasne obrobe so povezane z glasbo. V glasbi elementi simetrične konstrukcije vključujejo ponavljanje (oddajanje) in obračanje (odsev). V mejah najdemo te elemente simetrije.

Čeprav v večini primerov glasba ni strogo simetrična, mnogi glasbeni deli temeljijo na simetričnih operacijah. Posebej so opazne pri otroških pesmicah, ki jih je očitno zato tako enostavno zapomniti. Operacije simetrije najdemo v glasbi srednjega veka in renesanse, v glasbi baročne dobe (pogosto v zelo izpopolnjeni obliki). V času I.S. Bacha, ko je bila simetrija pomembno kompozicijsko načelo, se je razširilo nekakšno igranje v glasbenih holokavstih. Eden izmed njih je bil razrešiti skrivnostne "kanone". Canon je ena od oblik večglasne glasbe, ki temelji na izvajanju teme, ki jo vodi en glas v drugih glasovih. Skladatelj je predlagal temo, občinstvo pa je moralo uganiti simetrične operacije, ki jih je nameraval uporabiti pri ponavljanju teme.

Narava postavlja sestavljanke, kot da bi bile, nasprotne vrste: ponujen nam je popoln kanon in najti moramo pravila in motive, ki so osnova obstoječih vzorcev in simetrije, in obratno, iskati vzorce, ki nastanejo ob ponovitvi motiva v skladu z različnimi pravili. Prvi pristop vodi k proučevanju strukture snovi, umetnosti, glasbe, mišljenja. Drugi pristop nas sooča s problemom zasnove ali načrta, ki že od antike skrbi umetnike, arhitekte, glasbenike in znanstvenike.

Vijačni zavoji

Prevajanje lahko kombiniramo z odsevom ali vrtenjem, da ustvarimo nove operacije simetrije. Vrtenje za določeno število stopinj, ki ga spremlja prevajanje na razdalji vzdolž osi vrtenja, ustvarja vijačno simetrijo - simetrijo spiralnega stopnišča. Primer vijačne simetrije je razporeditev listov na steblu številnih rastlin.

Sončnična glava ima poganjke, ki se nahajajo v geometrijskih spiralah in se odvijejo navzven od središča. Najmlajši člani spirale so v središču.

V takih sistemih lahko vidite dve družini spiral, ki se odvijeta v nasprotnih smereh in sekata pod kotom blizu desne. Toda tako zanimive in privlačne, kot so manifestacije simetrije v rastlinskem svetu, še vedno obstaja veliko skrivnosti, ki urejajo razvojne procese.

Po Goetheju, ki je govoril o nagnjenosti narave k spirali, lahko domnevamo, da se to gibanje izvaja v logaritemski spirali, pri čemer se vsakič začne iz osrednje, fiksne točke in združuje translacijsko gibanje (podaljšanje) z vrtenjem.

Razlikovati je mogoče tudi naslednje vrste simetrije Radialni žarek in dvostranski simetrija v naravi.

Simetrija podobnosti

Razmislite o lutki za gnezdenje, vrtnici ali glavi zelja. Pomembno vlogo pri geometriji vseh teh naravnih teles ima podobnost njihovih podobnih delov. Takšne dele seveda povezuje nek splošen, nam še neznan geometrijski zakon, ki nam omogoča, da jih razberemo drug od drugega.

Tako lahko zgoraj naštete operacije simetrije dopolnimo z operacijo simetrije podobnosti, ki je nekakšna analogija prevodov, odsevov v ravninah, rotacij okoli osi z edino razliko, da so povezane s hkratnim povečevanjem ali zmanjševanjem podobnih delov slika. -ry in razdalje med njimi.

Simetrija podobnosti, ki se uresničuje v prostoru in času, se povsod pokaže v naravi na vsem, kar raste. In prav naraščajočim oblikam pripadajo nešteto figur rastlin, živali in kristalov. Oblika debla je stožčasta, močno podolgovata. Veje se običajno nahajajo okoli debla vzdolž vijačne črte. To ni preprosta vijačnica: postopoma se zoži proti vrhu. In same veje se zmanjšajo, ko se približujejo vrhu drevesa. Zato imamo tukaj opravka s spiralno simetrijsko osjo podobnosti.

Živa narava v vseh svojih manifestacijah razkriva isti cilj, enak smisel življenja: vsak živ predmet se ponovi v sebi. Glavna naloga življenja je ŽIVLJENJE, razpoložljiva oblika bivanja pa je v obstoju ločenih celovitih organizmov. In ne samo primitivne organizacije, ampak tudi zapleteni kozmični sistemi, kot je človek, kažejo neverjetno sposobnost, da iz generacije v generacijo dobesedno ponavljajo iste oblike, enake skulpture, značajske lastnosti, enake geste in manire.

Kateri od čudežev bi lahko močneje udaril človeško domišljijo kot nastanek novega življenja? Prostor, ki ni bil nič, postane drevo, jabolko, oseba. Pojav živega bitja je sestavni pojav, je zakrament, saj človek ne zna spoznati nedeljivega, ne da bi ga razkosal.

Narava razkriva podobnost kot njen globalni genetski program. Ključ do spremembe je tudi podobnost. Podobnost vlada živi naravi kot celoti. Geometrijska podobnost je splošno načelo prostorske organizacije bivalnih struktur. Javorjev list je podoben javorjevemu listu, breza - breza. Geometrijska podobnost prežema vse veje drevesa življenja.

Kakršna koli metamorfoza žive celice, ki pripada celotnemu organizmu in opravlja funkcijo njenega razmnoževanja v nov, poseben, en sam predmet bivanja, v prihodnosti raste v procesu rasti, je točka "začetka", ki, kot rezultat delitve se bo preoblikoval v predmet, podoben originalu. To združuje vse vrste bivalnih struktur, zato obstajajo stereotipi življenja: oseba, mačka, kačji pastir, deževniki. Neskončno jih razlagajo in se razlikujejo po mehanizmih delitve, vendar ostajajo enaki stereotipi organizacije, oblike in vedenja.

Tako kot so si celostna živa bitja dane vrste življenja, vgrajena v njegovo neprestano razvejano verigo, podobna, so tudi njihovi posamezni člani, funkcionalno specializirani, podobni drug drugemu.

Izpostaviti je mogoče celo, da je funkcija vida kot celote, tako kot podrobna zgradba organov vidnega zaznavanja, podrejena globalnemu načelu organizacije življenja - načelu geometrijske podobnosti.

Določitev prostorske organizacije živih organizmov, pravi kot, ki mimogrede upravlja fizikalne procese, organizira življenje s silami gravitacije. Biosfera (plast bivanja živih bitij) je pravokotna na navpični gravitacijski črti. Navpična stebla rastlin, debla, vodoravne površine vodnih teles in celotna zemeljska skorja tvorijo pravi kot. Neposredni cilj je objektivna resničnost vizualnega zaznavanja: poudarjanje pravi kot izvedejo strukturo mrežnice v verigi nevronskih povezav. Vid je občutljiv na ukrivljenost ravnih črt, odstopanja od navpičnega in vodoravnega. Pravi kot, na katerem leži trikotnik, vlada prostoru simetrije podobnosti, podobnost pa je, kot že rečeno, cilj življenja. Tako narava sama kot prvinski del človeka sta v moči geometrije, podrejena simetriji tako kot esenca kot simbol. Ne glede na to, kako so naravni predmeti zgrajeni, ima vsak svojo glavno značilnost, ki se odraža v obliki, pa naj bo to jabolko, ržino zrno ali oseba.

2. Različne simetrije in asimetrije v naravi - lastnosti materialnega sveta. Pojem simetrije in asimetrije v biologiji.

Simetrija v naravi

Če natančno pogledate naravo, ki nas obkroža, lahko vidite skupno tudi v najbolj nepomembnih stvareh in podrobnostih. Oblika drevesnih listov ni naključna: je strogo pravilna. List je tako rekoč zlepljen iz dveh bolj ali manj enakih polovic, od katerih se ena zrcali glede na drugo. Simetrija lista se trmasto ponavlja, pa naj bo to gosenica, metulj, hrošč itd.

Rože, gobe, drevesa, fontane imajo radialno-snopno simetrijo. Tu lahko opazimo, da so ravnine simetrije na neprebranih rožah in gobah, rastočih drevesih, razpršenem vodnjaku ali stebru hlapov vedno navpično.

Tako je mogoče v nekoliko poenostavljeni in shematizirani obliki oblikovati splošni zakon, ki se v naravi jasno in povsod kaže: vse, kar raste ali se premika navpično, t.j. navzgor ali navzdol glede na zemeljsko površje, upošteva simetrijo radialnega žarka v obliki vetra sekajočih se ravnin simetrije. Vse, kar raste in se premika vodoravno ali poševno glede na zemeljsko površino, je podvrženo dvostranski simetriji, simetriji lista. Ta univerzalni zakon ne upošteva le cvetja, živali, tekočin in plinov, ki se lahko premikajo, temveč tudi trde in trdovratne kamne. Ta zakon vpliva na spreminjanje oblik oblakov. Na dan brez vetra imajo obliko kupole z bolj ali manj jasno izraženo simetrijo radialnih žarkov.

Vpliv univerzalnega zakona simetrije je pravzaprav zgolj zunanji, grob, ki svoj pečat nalaga le zunanji obliki naravnih teles. Njihova notranja struktura in podrobnosti se mu izmikajo.

Asimetrija v naravi

Molekularno asimetrijo je odkril in odkril L. Pasteur, ki je uspel izolirati levi in \u200b\u200bdesni kristal vinske kisline. Asimetrija kremenčevih kristalov je v optični aktivnosti. Za razliko od molekul nežive narave imajo molekule organskih snovi izrazito asimetričen značaj.

Če predpostavimo, da je za ravnotežje značilno stanje mirovanja in simetrije, asimetrija pa je povezana z gibanjem in neravnovesnim stanjem, potem koncept ravnotežja v biologiji nima nič manj pomembne vloge kot v fiziki. Splošni zakon biologije - načelo stabilnega termodinamičnega ravnovesja živih sistemov določa specifičnost biološke oblike gibanja snovi. Dejansko je stabilno termodinamično ravnovesje (asimetrija) osnovno načelo, ki ne zajema le vseh ravni spoznavanja živih bitij, temveč deluje tudi kot ključno načelo za določanje in odločanje o izvoru življenja na zemlji.

Koncept ravnotežja je mogoče obravnavati ne le v statičnem, temveč tudi v dinamičnem vidiku. Šteje se, da je simetrično okolje v stanju termodinamičnega ravnovesja, medij z visoko entropijo in največjo motnjo delcev. Za asimetrično okolje je značilna kršitev termodinamičnega ravnovesja, nizka entropija in visoka strukturna urejenost.

Pri obravnavi integralnega predmeta se slika spremeni. Za simetrične sisteme, kot so kristali, je značilno stanje ravnotežja in urejenosti. Toda za asimetrične sisteme, ki so živa telesa, sta značilna tudi ravnotežje in red, z edino razliko, da imamo v zadnjem primeru opravka z dinamičnim sistemom.

Tako je stabilno termodinamično ravnovesje (ali asimetrija) statičnega sistema še ena oblika izražanja stabilnega dinamičnega ravnovesja, visoke urejenosti in zgradbe telesa na vseh njegovih ravneh. Takšni sistemi se imenujejo asimetrični dinamični sistemi. Tu je treba le poudariti, da je struktura dinamične narave.

Tudi ravnotežje ni samo statično, obstaja tudi dinamičen vidik. Stanje simetrije in gibanja na splošno ni neravnovesje, temveč stanje dinamičnega ravnovesja. Tu lahko govorimo o merilu simetrije na splošno, podobno kot se v fiziki uporablja koncept gibanja.

Asimetrija kot ločnica med živo in neživo naravo

Pasteur je ugotovil, da so vse aminokisline in beljakovine, ki tvorijo žive organizme, "levičarke", tj. se razlikujejo po optičnih lastnostih. Izvor "levičarstva" žive narave je poskušal razložiti z asimetrijo, globalno anizotropijo vesolja.

Vesolje je asimetrična celota in življenje v obliki, v kakršni se zdi, mora biti funkcija asimetrije Vesolja in posledic, ki iz tega izhajajo. Za razliko od molekul nežive narave imajo molekule organskih snovi izrazito asimetričen značaj. Ker je Pasteur pripisoval velik pomen nesimetriji žive snovi, je Pasteur menil, da je to edina jasno razmejitvena črta, ki jo je zdaj mogoče potegniti med živo in neživo naravo, tj. dejstvo, ki razlikuje živo snov od nežive snovi. Sodobna znanost je dokazala, da v živih organizmih, tako kot v kristalih, spremembe v strukturi ustrezajo spremembam v lastnostih.

Za neživo naravo je značilna prevlada simetrije; pri prehodu iz nežive v živo naravo na mikroravni prevladuje asimetrija. Asimetrija na ravni osnovnih delcev je absolutna prevlada delcev nad antidelci v našem delu vesolja.

Vse to govori o velikem pomenu simetrije in asimetrije v živi in \u200b\u200bneživi naravi, kaže na njihovo povezanost z glavnimi lastnostmi materialnega sveta, s strukturo materialnih predmetov na mikro-, makro- in megaravnih, z lastnostmi prostor in čas kot obliki obstoja snovi. Dejstva, ki jih je zbrala znanost, kažejo na objektivno naravo simetrije in asimetrije kot ene najpomembnejših značilnosti gibanja in zgradbe snovi, prostora in časa, skupaj s takšnimi značilnostmi, kot so prekinitvene in neprekinjene, končne in neskončne.

Razvoj sodobne naravoslovja vodi do zaključka, da je ena najbolj presenetljivih manifestacij zakona enotnosti in boja nasprotij enotnost in boj simetrije in asimetrije v strukturi simetrije in v procesih, ki potekajo v živih in ne -živa narava, da sta simetrija in asimetrija seznanjeni relativni kategoriji.

Tako ima simetrija vlogo na področju matematičnega znanja, asimetrija na področju biološkega znanja. Zato je načelo simetrije edino načelo, zaradi katerega je mogoče razlikovati snov biogenega izvora od snovi, ki ni živa. Paradoks: ne moremo odgovoriti na vprašanje, kaj je življenje, imamo pa način, kako ločiti živo od neživega.

Pojem simetrije in asimetrije v biologiji.

Pitagorejci (5. stoletje pr. N. Št.) So že v antični Grčiji opozorili na pojav simetrije v živi naravi v povezavi z razvojem njihovega nauka o harmoniji. V 19. stoletju. pojavila so se posamezna dela o simetriji rastlin (francoski znanstveniki O. P. Decandol, O. Bravo), živali (nemški, E. Haeckel) in biogenih molekul (francoski znanstveniki A. Veshan, L. Pasteur in drugi). V 20. stoletju. biološke predmete so preučevali s stališča splošne teorije simetrije (sovjetski znanstveniki Yu.V. Wolf, V.N. Beklemishev, B.K. Weinstein, nizozemski fizikalni kemik F.M.Jeger, angleški kristalografi pod vodstvom J. Bernala) in doktrina pravilnosti in levičarstva (sovjetski znanstveniki VI Vernadsky, VV Alpatov, GF Gauze in drugi; nemški znanstvenik V. Ludwig). Ta dela so leta 1961 privedla do prepoznavanja posebne smeri v teoriji simetrije - biosimetrije.

Najbolj intenzivno se je preučevala strukturna simetrija bioloških predmetov. Študija simetrije biostruktur - molekularne in supramolekularne - s stališča strukturne simetrije omogoča vnaprej določitev vrst simetrije, ki je zanje možna, s tem pa število in vrsto možnih sprememb, natančno opišemo zunanjo obliko in notranjo prostorskih bioloških objektov. To je privedlo do široke uporabe konceptov strukturne simetrije v zoologiji, botaniki in molekularni biologiji. Strukturna simetrija se kaže predvsem v obliki ene ali druge pravilne ponovitve. V klasični teoriji strukturne simetrije, ki so jo razvili nemški znanstvenik I. F. Gessel, E.S. Fedorov in drugi, vrsto simetrije predmeta lahko opišemo z naborom elementov njegove simetrije, to je s takšnimi geometrijskimi elementi (točke, črte, ravnine), pri katerih so urejeni enaki deli predmeta. Na primer, pogled simetrije cvetja floksa je ena os 5. reda, ki poteka skozi središče rože; proizvedena z njenim delovanjem - 5 obratov (72, 144, 216, 288 in 360 °), pri katerih vsak cvet sovpada sam s seboj. Tip simetrije figure metulja je ena ravnina, ki jo deli na 2 polovici - levo in desno; operacija, izvedena s pomočjo ravnine, je zrcalna slika, ki "naredi" levo polovico desne, desno polovico leve in obliko metulja, ki se kombinira sam s seboj. Pogled simetrije radiolarnega Lithocubus geometricus poleg osi vrtilne in odsevne ravnine vsebuje tudi središče simetrije. Vsaka ravna črta, ki je vpeta skozi tako eno samo točko znotraj radiolarije na obeh straneh in na enaki razdalji, se sreča z enakimi (ustreznimi) točkami na sliki. Operacije, ki se izvajajo s središčem simetrije, so odsevi na točki, po kateri se tudi radiolarna figura poravna sama s seboj.

V živi naravi (pa tudi v neživi naravi) je zaradi različnih omejitev običajno bistveno manj vrst simetrije, kot je teoretično možno. Na primer, na nižjih stopnjah razvoja žive narave najdemo predstavnike vseh razredov točkovne simetrije - do organizmov, za katere je značilna simetrija pravilnih poliedrov in krogle. Vendar pa na višjih stopnjah evolucije obstajajo rastline in živali, predvsem t.i. aksialna (vrsta n) in aktinomorfna (tip n (m) simetrija (v obeh primerih lahko n sprejme vrednosti od 1 do ∞). Za bioobjekte z aksialno simetrijo (bršljanov list, meduze Aurelia insulinda, cvet bršljana) je značilna le os simetrije reda n. Ko se te številke zavrtijo okoli osi simetrije, bodo enaki deli vsake od njih sovpadali med seboj 1, 4, 5-krat (osi 1, 4, 5. reda). bršljanov list je asimetričen. Za bioobjekte aktinomorfne simetrije (metulj; kisli list; simetrija 1 × m, 3 × m. Za metulja je značilna dvostranska ali dvostranska simetrija) je značilna ena os vrstice n in ravnine m, ki se sekata vzdolž te osi. V divjini se najpogostejša simetrija oblike n \u003d 1 in 1 × m \u003d m imenuje asimetrija oziroma dvostranska ali dvostranska simetrija.

Asimetrija je značilna za liste večine rastlinskih vrst, dvostranska simetrija je do neke mere za zunanjo obliko telesa ljudi, vretenčarjev in mnogih nevretenčarjev. Pri mobilnih organizmih je ta simetrija očitno povezana z razlikami v gibanju gor-dol in naprej-nazaj, gibanja levo-desno pa so enaka. Kršitev njihove dvostranske simetrije bi neizogibno privedla do zaviranja gibanja ene od strani in preoblikovanja prevajalskega gibanja v krožno. V 50-70-ih. 20. stoletje intenzivne študije (predvsem v ZSSR) so bile podvržene ti. disimetrični biološki predmeti (disimetrični D- in L-biološki predmeti: 1. cvetovi maćuhk; 2. lupine polže v ribniku; 3. molekule vinske kisline; 4. listi begonije.). Slednji lahko obstaja v vsaj dveh modifikacijah - v obliki originala in njegove zrcalne slike (antipod). Poleg tega se ena od teh oblik (ne glede na to, katera) imenuje desno ali D (iz latinskega dextro), druga pa leva ali L (iz latinskega laevo). Pri preučevanju oblike in zgradbe D- in L-bioloških predmetov je bila razvita teorija disimetrizirajočih faktorjev, ki dokazuje možnost kakršnega koli D- ali L-predmeta dveh ali več (do neskončnega števila) sprememb (lipov list, ponazarjajo možnost obstoja disimetričnih predmetov v več kot dveh modifikacijah. Za lipov list so disfaktorji 4 morfološke značilnosti: prevladujoča širina in dolžina, asimetrično žilavost in upogibanje glavne žile, saj se lahko vsak od disfaktorjev kaže na dva načina - v oblikah (+) ali (-) - in s tem vodi do sprememb D- ali L, število možnih sprememb bo 2 4 \u003d 16, ne dve); hkrati pa je vseboval tudi formule za določanje števila in vrste slednjih. Ta teorija je privedla do odkritja t.i. biološka izomerija (različni biološki predmeti iste sestave.

Pri preučevanju pojavnosti bioloških predmetov je bilo ugotovljeno, da v nekaterih primerih prevladujejo D-oblike, v drugih L-oblike, v drugih pa so zastopane enako pogosto. Béchamp in Pasteur (40. leta 19. stoletja), v 30. letih pa. 20. stoletje Sovjetski znanstvenik GF Gause in drugi so pokazali, da so celice organizmov zgrajene samo ali pretežno iz L-aminokislin, L-beljakovin, D-deoksiribonukleinskih kislin, D-sladkorjev, L-alkaloidov, D- in L-terpenov. itd. Takšna temeljna in značilna lastnost živih celic, ki jo je Pasteur imenoval disimetrija protoplazme, zagotavlja celici, kot je bila ustanovljena v 20. stoletju, aktivnejši metabolizem in se vzdržuje s pomočjo zapletenih bioloških in fizikalno-kemijskih mehanizmov, ki so se pojavili v procesu evolucije. Sovjetski znanstvenik V. Alpatov je leta 1952 na 204 vrstah žilnih rastlin ugotovil, da 93,2% rastlinskih vrst pripada tipu z L-, 1,5% - z D-tokom spiralnega zadebelitve sten krvnih žil, 5,3% vrst - do racemični tip (število žil D je približno enako številu žil L).

Pri preučevanju D- in L-bioloških predmetov je bilo ugotovljeno, da je enakost med D- in L-oblikami v več primerih kršena zaradi razlike v njihovih fizioloških, biokemičnih in drugih lastnostih. Podobna značilnost žive narave se je imenovala disimetrija življenja. Tako je vznemirljiv učinek L-aminokislin na gibanje plazme v rastlinskih celicah deset in stotine krat večji od enakega učinka njihovih D-oblik. Številni antibiotiki (penicilin, gramicidin itd.), Ki vsebujejo D-aminokisline, so bolj baktericidni kot njihove oblike z L-aminokislinami. Najpogosteje najdena spiralna sladkorna pesa L-kop je 8-44% (odvisno od sorte) težja in vsebuje 0,5-1% več sladkorja kot D-kop.

Študija dedovanja lastnosti v oblikah D in L je pokazala, da je njihova pravilnost ali levičarstvo lahko dedno, ne dedno ali ima značaj dolgotrajne modifikacije. To pomeni, da se lahko vsaj v nekaterih primerih z uporabo mutagenih ali nemutagenih kemičnih spojin spremeni desnoručnost organizmov in njihovih delov. Zlasti D-sevi (po kolofonijski morfologiji) mikroorganizma Bacillus mycoides, kadar jih gojimo na agarju z D-saharozo, L-dngitoninom, D-vinsko kislino, lahko pretvorimo v L-seve in L-seve pretvorimo v seve D, ki jih gojijo na agarju z L-vinsko kislino in D-aminokislinami. V naravi lahko do pretvorbe oblik D in L pride brez človekovega posredovanja. Hkrati se je sprememba vrst simetrije v evoluciji zgodila ne le pri disimetričnih organizmih. Kot rezultat so nastale številne evolucijske vrste simetrije, specifične za nekatere veje drevesa življenja.

Simetrija v rastlinskem svetu:

Specifičnost zgradbe rastlin in živali je določena z značilnostmi habitata, ki se mu prilagajajo, značilnostmi njihovega življenjskega sloga. Vsako drevo ima osnovo in vrh, “zgoraj” in “spodaj”, ki opravljata različne funkcije. Pomen razlike med zgornjim in spodnjim delom ter smer gravitacije določata navpično usmerjenost osi vrtišča "drevesnega stožca" in ravnine simetrije.

Za liste je značilna zrcalna simetrija. Enako simetrijo najdemo pri rožah, vendar se njihova zrcalna simetrija pogosto pojavi v kombinaciji z rotacijsko simetrijo. Pogosti so primeri figurativne simetrije (vejice akacije, pepel). Zanimivo je, da je v cvetličnem svetu najpogostejša rotacijska simetrija 5. reda, kar je v periodičnih strukturah nežive narave v osnovi nemogoče.

Satja je prava mojstrovina oblikovanja. Sestavljeni so iz vrste šesterokotnih celic.

To je najgostejša embalaža, ki omogoča najugodnejši način namestitve ličinke v celico in z največjo možno prostornino najbolj varčno uporablja gradbeni material-vosek.

Listi na steblu niso razporejeni v ravni črti, ampak vejo spiralno obdajajo. Vsota vseh prejšnjih korakov spirale, začenši z vrha, je enaka vrednosti naslednjega koraka

A + B \u003d C, B + C \u003d D itd.

Razporeditev jamic v glavi sončnice ali listov v poganjkih plezalnih rastlin ustreza logaritemski spirali

Simetrija v svetu žuželk, rib, ptic, živali:

Vrste simetrije pri živalih:

osrednji

• radialno

  dvostranski

  dvokraki

  prevajalski (metamerizem)

  translacijsko-rotacijski

Os simetrije. Os simetrije je os vrtenja. V tem primeru živalim praviloma primanjkuje središča simetrije. Potem lahko vrtenje poteka le okoli osi. V tem primeru ima os najpogosteje palice različne kakovosti. Na primer, pri koelenteratih, hidrah ali vetrnicah so na enem polu ustja, na drugem pa podplat, s katerim so te nepremične živali pritrjene na podlago. Os simetrije lahko morfološko sovpada z anteroposteriorno osjo telesa.

Raven simetrije. Ravnina simetrije je ravnina, ki gre skozi os simetrije, sovpada z njo in telo razreže na dve zrcalni polovici. Te polovice, ki se nahajajo druga nasproti druge, se imenujejo antimeri (anti - proti; mer - del). Na primer, v hidri mora ravnina simetrije potekati skozi odprtino ust in skozi podplat. Antimere nasprotnih polovic naj imajo okoli ust hidre enako število lovk. Hidra ima lahko več ravnin simetrije, katerih število bo večkratno številu lovk. Pri vetrnicah z zelo velikim številom lovk je mogoče narisati veliko ravnin simetrije. Pri meduzah s štirimi lovkami na zvoncu bo število ravnin simetrije omejeno na večkratnik štirih. Ktenoforji imajo samo dve ravnini simetrije - faringealno in lovsko. Končno je v dvostransko simetričnih organizmih le ena ravnina in samo dve zrcalni antimeri - desna in leva stran živali.

Vrste simetrije. Poznani sta le dve osnovni vrsti simetrije - rotacijska in translacijska. Poleg tega obstaja kombinacija teh dveh osnovnih vrst simetrije - rotacijsko-translacijska simetrija.

Vrtljiva simetrija. Vsak organizem ima rotacijsko simetrijo. Za rotacijsko simetrijo so antimere bistveni značilni element. Pomembno je vedeti, pri obračanju za katero stopnjo bodo konture telesa sovpadale s prvotnim položajem. Najmanjša stopnja sovpadanja konture ima kroglo, ki se vrti okoli središča simetrije. Največja stopnja vrtenja je 360, ko bodo konture telesa ob vrtenju za to količino sovpadale.

Če se telo vrti okoli središča simetrije, lahko skozi središče simetrije potegnemo veliko osi in ravnin simetrije. Če se telo vrti okoli ene heteropolarne osi, lahko skozi to os narišemo toliko ravnin, kolikor ima antimer določeno telo. Glede na to stanje govorimo o rotacijski simetriji določenega reda. Na primer, šestkrake korale bodo imele rotacijsko simetrijo šestega reda. Ktenoforji imajo dve ravnini simetrije in simetrijo drugega reda. Simetriji ktenoforja pravimo tudi simetrija dvojnih žarkov. Nazadnje, če ima organizem samo eno ravnino simetrije in s tem dve antimere, potem se ta simetrija imenuje dvostranska ali dvostranska. Tanke igle radialno oddajajo. To pomaga najpreprostejšim, da "plavajo" v vodnem stolpcu. Tudi drugi predstavniki praživali so sferični - žarki (radiolariji) in sončnice z radialnimi procesi - psevdopodiji.

Translacijska simetrija. Za translacijsko simetrijo so značilni elementi metamere (meta - ena za drugo; mer - del). V tem primeru deli telesa niso razporejeni v zrcalni sliki nasproti drug drugemu, temveč zaporedno drug za drugim vzdolž glavne osi telesa.

Metamerizem je ena od oblik translacijske simetrije. Posebej je izrazit pri anelidah, katerih dolgo telo je sestavljeno iz veliko število skoraj enaki segmenti. Ta primer segmentacije se imenuje homonomen. Pri členonožcih je lahko število segmentov razmeroma majhno, vendar se vsak segment nekoliko razlikuje od sosednjih bodisi v obliki bodisi v dodatkih (torakalni segmenti z nogami ali krili, trebušni segmenti). Ta segmentacija se imenuje heteronomna.

Rotacijsko-translacijska simetrija. Ta vrsta simetrije je v živalskem svetu omejena. Za to simetrijo je značilno dejstvo, da pri obračanju pod določenim kotom del telesa nekoliko štrli naprej in njegove dimenzije se vsako naslednjo logaritemsko povečajo za določeno količino. Tako obstaja kombinacija vrtenja in prevajanja. Primer so lupine spiralne komore foraminifer, pa tudi lupine spiralne komore nekaterih glavonožcev (sodobne lupine nautilusa ali fosilnih amonita. Z nekaterimi pogoji lahko v to skupino spadajo tudi nekomorne spiralne lupine školjk.

Razmislimo o drugi vrsti simetrije, ki se pojavi v živalskem kraljestvu. To je spiralna ali spiralna simetrija. Vijačna simetrija je simetrija glede na kombinacijo dveh transformacij - rotacije in translacije vzdolž rotacijske osi, tj. gibanje poteka vzdolž osi vijaka in okoli osi vijaka. Obstajajo levi in \u200b\u200bdesni vijaki. Primeri naravnih propelerjev so: narvalov kljov (majhen kitovec, ki živi v severnih morjih) - levi propeler; polžja lupina - desni vijak; rogovi ovna Pamir so enantiomorfi (en rog je zasukan vzdolž leve, drugi pa vzdolž desne spirale). Spiralna simetrija ni nikoli popolna, na primer lupina v mehkužcu se na koncu zoži ali razširi.

Izjemno pomembno vlogo v svetu žive narave igrajo molekule deoksiribonukleinske kisline - DNA, ki je nosilec dednih informacij v živem organizmu. Molekula DNA ima strukturo dvojne desne vijačnice, ki sta jo odkrila ameriška znanstvenika Watson in Crick. Za njegovo odkritje so prejeli Nobelovo nagrado. Dvojna vijačnica molekule DNA je glavni naravni vijak.

Upoštevajte dvostransko simetrijo človeškega telesa (govorimo o zunanjem videzu in strukturi okostja). Ta simetrija je bila vedno in je glavni vir našega estetskega občudovanja dobro zgrajenega človeškega telesa.

Naša lastna simetrija zrcala je za nas zelo priročna, omogoča nam premikanje v ravni črti in enako enostavno zavijanje desno in levo. Zrcalna simetrija je prav tako priročna za ptice, ribe in druga aktivno gibljiva bitja.

3. Zlati rez - zakon manifestacije harmonije narave.

Eden najbolj presenetljivih izrazov harmonije v naravi je zakon sorazmernega razmerja celote in njenih sestavnih delov, imenovan "zlati rez". Zlati rez je delitev celote na dva neenaka dela, tako da se večji del nanaša na manjši, kot celota na večji del.

Pitagora je bil prvi, ki je opozoril na to posebno, "harmonično" delitev katerega koli segmenta, pozneje imenovano zlati rez. Leta 1509, tj. približno dva tisoč let po Pitagori je Italijan Luca Pacioli (1445-1509) izdal knjigo "O božanskem deležu", katere risbe je napisal Paciolijev slavni prijatelj Leonardo da Vinci, ki mu pripada izraz "zlati rez".

Klasičen primer zlatega reza, ki daje idejo o njem, je delitev odseka na srednje proporcionalno razmerje:

Približne korenine te enačbe so številki Ф \u003d 1,61803398875 in

–F-1 \u003d -0,61803398875, ki niso nič manj izjemne kot številki (pi) in e. Po Pitagori so o njih pisali Platon, Poliklet, Evklid, Vitruvij in mnogi drugi. Zlati rez so poleg Leonarda da Vincija zanimali tudi številni umetniki, kiparji, arhitekti ter številni znanstveniki in umetniški delavci. To je posledica dejstva, da povsod, kjer se pojavi številka F, so žive oblike in umetnine na pogled prijetne, odlikujejo pa jih očitna harmonija in lepota.

Če želite zgraditi pravilne simetrične poliedre: kocka, oktaeder, tetraeder, ikosaeder, dodekaeder, morate uporabiti zlati proporc, saj njihove diagonale tvorijo pentagram. Zlati prerez je povezan s prostorskim razmerjem naravnih predmetov, ljudi, arhitekturnih struktur, glasbene harmonije, v geometrijskih figurah z osjo petega reda - imajo jih številne rože, morske zvezde, ježi, virusi.

Za osebo je zlato razmerje razmerje med njegovo višino in razdaljo od popka do podplatov: ob rojstvu je 2, do 21. leta pa 1.625, pri ženskah pa 1.6. Mnoge ženske skušajo to razmerje približati zlatemu rezu z nošenjem čevljev z visoko peto.

Zlati prerez je obsedel misli mnogih znanstvenikov in izjemnih mislecev preteklosti, vznemirja še danes - ne zaradi matematičnih lastnosti, ampak zato, ker je neločljiv od celovitosti umetniških predmetov in se hkrati razkrije kot znak strukturne enotnosti naravnih predmetov.

Pojav zlatega reza je ena najsvetlejših manifestacij harmonije narave, ki jo je človek že dolgo opazil. Upošteva se v splošni sliki zgodovinskega oblikovanja arhitekture, najdemo ga v oblikah žive narave, na področju glasbene harmonije. Šteje se tudi kot objektivna značilnost umetnosti in kot pojav na področju zaznavanja. Danes ne moremo z absolutno gotovostjo določiti, kdaj in kdo je koncept zlatega reza v človeškem znanju izoliral iz intuitivne in eksperimentalne kategorije. V času renesanse so povprečni delež imenovali "božji delež". Leonardo da Vinci mu je dal ime "zlati rez", ki še vedno živi.

Že danes so fiziologi odkrili, da je za valove električne aktivnosti v možganih značilno tudi zlato rezanje. In končno, pred kratkim sem predstavil idejo-hipotezo, da je zlati rez osnova za obstoj kakršnih koli samoorganizirajočih se sistemov.

Pravilo zlatega reza kaže, da se več nanaša na manj, saj se celota nanaša na več. Če je večja človečnost in manjša narava, ki jo obdaja, potem glede na to, kako se človeštvo naveže na to, kaj lahko naredi, kaj lahko spremeni, se tako ves Kozmos, celotno vesolje nanaša na človeštvo (kot celoto - na več). Skozi svojo zgodovino je človeštvo delovalo v sebičnih interesih, mlelo in lomilo in vse okoli sebe spreminjalo v smetišče. Kozmos in vesolje bosta človeštvo obravnavala na enak način.

O zlatem rezu je bilo napisanih veliko razprav. V zadnjem času vse bolj privlači pozornost znanstvenikov: uporablja se v tehnologiji, arhitekturi, najdemo ga v ritmih možganov, astronomiji. Temeljnost in ekskluzivnost sta dokazani.

Za vso to raznolikostjo se jasno vidi odsev lastnosti najbolj splošnega pojava, ki mu je podrejeno vse telesno na svetu, od osnovnih delcev do galaksij - to je gibanje. Harmonijo lahko razberemo v svojem jeziku, kar se odraža v temeljnih načelih naravoslovja.

Intuicija je pogosto vir plodnih znanstvenih hipotez. Sodobna astronomija povečuje pomen človeka. Človek ni pika prahu nesmiselno bitja, ampak mikrokozmos, tj. pojav, povezan z vesoljem. Med mikrokozmosom - človekom - in kozmosom začne brezno izginjati. Ob opazovanju spektrov zvezd, galaksij, oddaljenih in oddaljenih milijard svetlobnih let, so radijski astronomi ugotovili, da je naše vesolje homogeno ne samo zaradi dejstva, da je v njem snov v povprečju enakomerno porazdeljena, temveč tudi zaradi dejstva, da je nastala takoj , hkrati in kot celota z ene izvorne točke, tako kot oseba zaživi.

Torej je moderna kozmologija naredila odločen korak k kozmocentrizmu in prepričljivo pokazala, da je bil ves gradbeni material vesolja, ki predstavlja vesolje, potegnjen na izhodišče. Na tem mestu je bil sklenjen zakon njegovega postajanja. Tako nastanejo vsa živa bitja, kateri koli živi predmeti bivanja. Narava še ne pozna drugih vrst življenja. Vsa živa bitja imajo kot nastanek strdek snovi. Obstoj točke začetka oblikovanja predmeta bivanja - to je razlog za celovitost, ker narava ne pozna nestrukturnih enot. Zunaj povezave delov v celoto strukture niso predstavljive. Zakon povezave delov v celoto - zakon harmonije - je zakon razvoja zloženega izhodišča. In on je sam.

Visoka estetika zlatega reza je v tem, da odraža osnovo bivanja telesne komponente integralne Narave, zaznane na figurativno-čustveni ravni.

1. Zlati delež Pitagore je bil povezan s temeljnimi problemi znanosti. V letih in stoletjih ni privedel le do strukturnih, temveč tudi do geometrijskih in dinamičnih simetrij.

2. Na podlagi zakonov biološkega ohranjanja, različnih variant simetrije zakonov žive narave glede na določene preobrazbe bo prej ali slej mogoče prodreti v bistvo življenja, razložiti potek evolucije, njegove vrhove in korita, napovedujejo zdaj neznane veje - teoretiki tehnično možno in realno število vrst, razredov, družin organizmov, tj. mogoče je zastaviti vprašanje ne edinstvenosti slike sveta, ki jo poznamo.

3. Zlati rez je neločljivo povezan z umetnostnimi vrednotami, saj se kaže kot znak strukturne enotnosti naravnih predmetov.

4. Razkritje objektivnih zakonov harmonije tvori trdno podlago za svetovni nazor in profesionalni odnos do ustvarjalnosti, do življenja. Spomnimo se besed L. Feuerbacha: »Kar človek imenuje smiselnost narave in jo kot tak dojema, v resnici ni nič drugega kot enotnost sveta, harmonija vzrokov in posledic, na splošno ta medsebojna povezanost v ki je vse v naravi obstaja in deluje. "

Preučevanje in razumevanje zakonov harmonije lahko usmerjata ustvarjalno dejavnost osebe ne v smeri oblikovanja, temveč v smeri ustvarjanja novega, ki je v skladu z osnovnimi objektivnimi zakoni zaznavanja, ki odražajo zakoni harmonije v naravi.

ZAKLJUČEK

Tako so ideje o simetriji in njenih posledicah na različnih področjih delovanja (umetnost, znanost, tehnologija, vsakdanje življenje) človeštvo uporabljalo že v antiki.

Simetrija - v širšem in ožjem pomenu je ideja, ki so jo ljudje stoletja poskušali razumeti in ustvariti red v vseh fizičnih pojavih. In naše vesolje z vsemi njegovimi zapletenostmi bo očitno zgrajeno v prihodnosti v skladu s koncepti simetrije

Simetrija je koncept, ki odraža obstoječi red v naravi, sorazmernost in sorazmernost med elementi katerega koli sistema ali predmeta narave, urejenost, uravnoteženost sistema, stabilnost, tj. če želite, določen element harmonije. Asimetrija je koncept, ki je nasproten simetriji in odraža neurejenost sistema, neravnovesje, kar je povezano s spremembo, razvojem sistema.

Poleg simetrije obstaja tudi koncept asimetrije

Asimetrija je koncept, ki je nasproten simetriji in odraža neurejenost sistema, neravnovesje, kar je povezano s spremembo, razvojem sistema. Tako smo iz razmislekov o simetriji-asimetriji prišli do zaključka, da mora biti dinamični sistem v razvoju neenakomeren in asimetričen. V nekaterih primerih je simetrija dokaj očitno dejstvo. Na primer, pri določenih geometrijskih oblikah je enostavno videti to simetrijo in jo prikazati s pomočjo ustreznih transformacij, zaradi česar oblika ne bo spremenila videza.

V središču stvari in pojavov je simetrija, ki izraža nekaj skupnega, značilnega za različne predmete, medtem ko je asimetrija povezana s posamezno utelešenjem tega skupnega v določenem predmetu.

Človeka s simetrijo srečamo povsod - v naravi, tehnologiji, umetnosti, znanosti. Koncept simetrije poteka skozi celo stoletno zgodovino človeške ustvarjalnosti. Načela simetrije igrajo pomembno vlogo v fiziki in matematiki, kemiji in biologiji, inženirstvu in arhitekturi, slikarstvu in kiparstvu, poeziji in glasbi. Naravni zakoni, ki urejajo sliko pojavov, ki so v svoji raznolikosti neizčrpni, pa spoštujejo načela simetrije.

V rastlinskem in živalskem svetu obstaja veliko vrst simetrije, vendar z vso raznolikostjo živih organizmov načelo simetrije vedno deluje in to dejstvo še enkrat poudarja harmonijo našega sveta

Simetrija - Asimetrija ima pomembno vlogo pri matematiki, logiki, filozofiji, umetnosti, biologiji, fiziki, kemiji in drugih vedah, ki se ukvarjajo s sistemi, pa tudi pri raziskavah na področju splošne metodologije.

Seznam referenc

Wigner E. Študije o simetriji. - M., 1971.

Gorbačov V. V. Koncepti sodobne naravoslovja. Čez 2 uri: Študijski vodnik. Moskva: Založba MGUP, 2000.

Zheludev I.S. simetrija in njene uporabe. –M.: Energoatomizdat, 1983.

Sonin A.S. Razumevanje popolnosti: simetrija, asimetrija, disimetrija, antisimetrija. - M.: ZNANIE, 1987.

Urmantsev Yu.A. Simetrija narave in narava simetrije - M.: Mysl, 1974.

dobesedno prodira ... simetrija igrajo pomembno vlogo v biologiji ... kot "asimetrični". Simetrija je kazalnik zdravja! Asimetrija obrazi so ... skupni vsem načelo simetrija. Simetrija kaže v raznolikih strukturah ...

Kot smo že omenili, neizrečeno geslo teoretičnih fizikov "pravilna teorija mora biti lepa" najde svoje mesto pri gradnji novih teoretičnih modelov in je pogosto povezano s koncepti simetrije, estetski dejavnik pa igra ne zadnjo vlogo.

Intuitivno je simetrija v preprostih oblikah razumljiva vsakemu človeku in jo pogosto ločimo kot element lepote in popolnosti. V določeni meri simetrija odraža stopnjo urejenosti v sistemu. Na primer, krog, ki omejuje kapljico na ravnini, je bolj urejen kot zamegljeno mesto na istem območju in je zato bolj simetričen. Zato je mogoče spremembo entropije kot značilnost urejanja povezati s simetrijo: bolj ko je snov organizirana, večja je simetrija in nižja je entropija.

W. Gott je eno od definicij konceptov simetrije in asimetrije podal: simetrija je koncept, ki odraža obstoječi vrstni red v naravi, sorazmernost in sorazmernost med elementi sistema ali naravnega predmeta, urejenost, ravnotežje sistem, stabilnost, tj če želite, določen element harmonije. Asimetrija je koncept, ki je nasproten simetriji in odraža neurejenost sistema, neravnovesje, kar je povezano s spremembo, razvojem sistema. Tako in iz razmislekov o simetriji-asimetriji pridemo do zaključka, da se razvija dinamični sistem mora biti neravnovesna in asimetrična. V nekaterih primerih je simetrija dokaj očitno dejstvo. Na primer, pri nekaterih geometrijskih oblikah je enostavno videti to simetrijo in jo prikazati z ustreznimi transformacijami, zaradi česar oblika ne spremeni svojega videza.

V splošnem pa je pojem simetrije veliko širši in ga lahko razumemo kot nespremenljivost (nespremenljivost) katere koli lastnosti predmeta v zvezi s transformacijami, operacijami, izvedenimi na tem objektu. Poleg tega lahko gre ne le za materialni objekt, temveč tudi za zakon, matematično formulo ali enačbe, vključno z nelinearnimi, ki, kot že vemo iz poglavja. 1.7 igrajo pomembno vlogo v samoorganizirajočih se procesih.

Navedite natančnejšo opredelitev simetrije kot Gott, v splošni primer težko je tudi zato, ker ima svojo obliko na vseh področjih človekovega delovanja. Kot smo že v prejšnjem poglavju razpravljali, se lahko simetrija kaže v sorazmernosti in medsebojni povezanosti, usklajenosti posameznih delov v celotnem delu. Kar zadeva matematične konstrukcije, obstajajo tudi simetrični polinomi, s katerimi lahko bistveno poenostavimo rešitev algebrskih in diferencialne enačbe ... Uporaba predstavitev simetrije v teoriji skupin z uvedbo invariante se je izkazala za posebno koristno, tj. takšna preobrazba, ko se razmerja med spremenljivkami ne spremenijo. Misel velikega francoskega matematika A. Poincaréja je lahko odraz povezave med vesoljem, simetrijo in ohranjevalnimi zakoni: "Vesolje je skupina".

Najbolj očitna in neposredna uporaba idej simetrije poteka v kristalografiji in fiziki. trdnapreučevanje fizikalnih lastnosti kristalov glede na njihovo zgradbo. Tudi nepoznavalec lahko jasno vidi povezanost z določeno popolnostjo, redom in harmonijo. Simetrija je naravna podlaga za kristalni svet njihovega fizičnega bistva. Eden od ustanoviteljev sodobne fizike trdnega telesa J. Zyman je na splošno verjel, da celotna teorija trdnih snovi temelji na translacijski simetriji. Tu se simetrija pokaže, ko se geometrijska telesa kombinirajo, na primer pravilni poliedri, ko se vrtijo v prostoru pod določenimi koti, pa tudi pri premikanju v atomski mreži z določenimi vrednostmi prevodnih vektorjev, ki so večkratniki obdobja rešetke :

(1.8.1)
kjer je vzajemni mrežni vektor resničnega kristala, \u003d 1 / a (a je mrežno obdobje), je valovni vektor.

Poglobljeno razumevanje in uporaba simetrije je povezana, kot smo že govorili v poglavju 1.2, s preučevanjem in utemeljevanjem zakonov ohranjanja, ki odražajo temeljne lastnosti prostora-časa. Spomnimo se, da simetrija glede na poljuben premik v času vodi v zakon o ohranjanju energije za konzervativne (zaprte) sisteme

E \u003d const. (1.8.2)
Nespremenljivost značilnosti fizičnega sistema s poljubnim gibanjem le-tega kot celote v prostoru s poljubnim vektorjem vodi v zakon o ohranjanju gibanja

P \u003d mv \u003d const, (1.8.3)
In končno, simetrija glede na poljubne prostorske rotacije (izotropija prostora) je povezana z zakonom o ohranjanju kotnega momenta

(1.8.4)
Ker se kategorija simetrije nanaša na kateri koli predmet ali koncept, se v celoti uporablja, na primer za fizični zakon. In ker je bistvo fizičnega zakona iskanje in izračunavanje enakega v pojavih, bodo za inercialne sisteme v skladu z Galilejevim načelom relativnosti ti fizikalni zakoni enaki v vseh sistemih. Posledično so invariantni glede opisa pojavov tako v enem inercialnem sistemu kot v drugem in s tem ohranjajo simetrijo.Leta 1918 so bili dokazani Noetherjevi izreki, katerih eden je v tem, da nekateri zakoni ohranjanja ustrezajo različnim simetrijam fizičnega zakoni. Ta povezava je tako univerzalna, da jo lahko štejemo za najbolj popoln odraz koncepta ohranjanja snovi in \u200b\u200bzakonov, ki jih opisujejo v naravi. Kot je dejal R. Feynman: "Med najmodrejšimi in neverjetnimi stvarmi v fiziki je ta povezava ena najlepših in neverjetnih."

Razlika v vrstah simetrije je povezana z različnimi načini prostorsko-časovne transformacije enega vztrajnostnega sistema v drugega vztrajnostnega sistema. Na tem se podrobneje ustavimo. Vsaka taka prostorsko-časovna preobrazba ustreza določeni vrsti simetrije. Torej, prenos izvora na poljubno točko v prostoru z nespremenljivostjo fizične lastnosti je povezan s simetrijo takšnih transformacij (ravno to je translacijska simetrija) in pomeni fizično enakovrednost vseh točk v prostoru, tj. njegova enotnost.

Obrat koordinatne osi v vesolju je povezana s fizično enakovrednostjo različnih smeri v vesolju in pomeni izotropijo prostora. Simetrija glede prenosa v času je povezana s fizično enakovrednostjo različnih časovnih točk, kar bi moralo odražati tudi idejo o neodvisnosti poteka časa od njegovega začetka (čas teče enako). Od tod mimogrede izhaja, da se homogenost časa kaže v enakomernem toku. Ta zaključek kaže, da je relativna hitrost vseh procesov, ki se pojavljajo v naravi, enaka. To dejstvo enakomernosti pretoka časa je bilo eksperimentalno ugotovljeno z natančnostjo 10-14 s v obdobju ~ 10 milijonov let. Kot primer lahko navedemo dejstvo, da je spektralna sestava sevanja atomov zvezd, ki smo ga oddajali pred milijoni let in smo ga zaznali šele zdaj, enaka spektralni sestavi istih atomov na Zemlji.

V klasični relativistični mehaniki se simetrija izraža v principu relativnosti. Enotno in pravokotno gibanje referenčnega okvira, načeloma katerega koli telesa, s poljubno hitrostjo, vendar manjšo od svetlobne hitrosti, je povezano s simetrijo in fizično enakovrednostjo takega gibanja in mirovanja. To potrjuje že obravnavani eksperimentalni primer nerazločljivosti parametrov gibanja predmeta v vlaku, ki se giblje enakomerno in pravokotno in vlaku, ki miruje na tirih. Kot vemo, se pri hitrostih uporabljajo prej omenjeni princip relativnosti in Galilejeve transformacije, pri v ~ c (relativistične hitrosti) - Einsteinovo načelo relativnosti in Lorentzove transformacije. Tovrstno simetrijo (nerazločljivost mirovanja in enakomerno pravokotno gibanje) lahko konvencionalno opredelimo kot izotropijo prostora-časa. Te vrste simetrije so v SRT združene v eno simetrijo štiridimenzionalnega prostora-časa.

Opažamo tudi, da se izkaže, da so problemi simetrije-asimetrije medsebojno povezani globlje, kot se zdi na podlagi binarne strukture teh konceptov (da-ne). Primer je stanje osebe v vrtljivi centrifugi. Obstaja simetrija vrtenja (rotacije), vendar je relativnost počitka in rotacijskega gibanja kršena in človek v taki centrifugi s svojim stanjem (vestibularni občutki) lahko ugotovi, da se njegova vrtljiva zaprta (zaprta) komora na centrifugi vrti. Tako pride do situacije, ko fizikalni zakoni glede invazije niso nespremenljivi, tj. očitna je asimetrija.

Enako lahko rečemo o tako imenovanih preobrazbah podobnosti, povezanih s spremembo lestvic fizičnih sistemov. Asimetrija glede na transformacije lestvice je povezana z dejstvom, da ima vrstni red velikosti atomov enako vrednost za celotno vesolje (~ 10-10 m). In če na primer zmanjšamo velikost mikroelektronskih izdelkov, vključno s filmom, se bo narava vedenja elektronov v njih spremenila (pojavijo se učinki velikosti), tj. spet lahko pri takšnih velikostih pride do asimetrije procesov. B. Svistunov navaja še en primer asimetrije glede tehtnic v biologiji: kljub podobnosti v barvi ni mogoče na primer hraniti ose v velikosti tigra, saj bo z maso 10-100 kg izgubila svoj sposobnost letenja - pojavi se drugačna kakovost.

V zvezi s temi primeri je smiselno razmisliti o drugih vrstah simetrije. Zgoraj omenjene prostorsko-časovne simetrije pogojno združujejo eno skupno lastnost - so tako rekoč "zunanje" simetrije v smislu, da odražajo globoke lastnosti prostorsko-časovne strukture, ki je kakršna koli oblika obstoja snovi in \u200b\u200bzato velja za vse možne interakcije in fizikalne procese. Celotna fizična izkušnja spoznavanja sveta kaže na odsotnost kršitev nespremenjenosti naravnih zakonov glede na navedene prostorsko-časovne preobrazbe. To ni samo fizični, temveč tudi filozofski pomen znanja in vzpostavitev objektivnosti naravnih zakonov.

Vendar pri "zunanjih" simetrijah na "notranji svet" fizičnega predmeta ne vpliva in na noben način ni povezan z zunanjimi lastnostmi. V naravi poleg obravnavanih zakonov o ohranjanju energije, giba in kotnega momenta obstajajo tudi drugi zakoni o ohranjanju, ki se izpolnjujejo z različnimi stopnjami splošnosti, zlasti zakon o ohranjanju električnega naboja. Kot smo videli v fiziki osnovnih delcev obstajajo tudi druge ohranjene (ali vsaj na ta način uvedene) količine, podobne električnemu naboju - barionsko število, parnost, izospin, okusi (nenavadnost, očarljivost, lepota itd.) . Ta kvantna števila so v bistvu posledica faznih transformacij valovne funkcije ψ in na splošno niso povezana z lastnostmi prostora-časa. Simetrija igra pomembno vlogo pri preučevanju fizike mikrosveta. Naš teoretični fizik A. Migdal je menil, da sta glavni smeri fizike 20. stoletja iskanje simetrije in enotnosti slike sveta.

Ohranjanje takšnih količin, ki niso neposredno povezane z lastnostmi prostora-časa, se nanaša na koncept "notranje" simetrije. Zadržimo se na zakonu ohranjanja električnega naboja. Njegov pomen je, da se algebraična vsota nabojev katerega koli električno izoliranega sistema ohrani v času. Matematični pomen zakona o ohranjanju naboja je enačba kontinuitete

(1.8.5)
kjer je j trenutna gostota, ρ je nasipna gostota naboja. Fizični pomen te enačbe je, da je div j - razhajanje toka (njegovo gibanje) - povezano s spremembo časa, tj. premikanje električnega naboja. Elektrika - usmerjeno gibanje prostih električnih delcev. Fizični pomen (1.8.5) odraža dejstvo, da električnega naboja ni mogoče ustvariti ali uničiti.

Poudariti je treba, da se ohranjanje električnega naboja v izoliranih (zaprtih) sistemih ne zmanjša na ohranjanje števila nabitih delcev. Tako pri β-razpadu nevtrona, ki nima naboja, nastane ρ (s nabojem e +), elektron (naboj e-) in antinevtrino, tudi brez naboja. V tej reakciji sta se pojavila dva električno nabita delca, vendar je njihov skupni naboj enak nič, tako kot nevtron, ki ju je ustvaril. Upoštevajte, da je pomembna posledica zakona o ohranjanju naboja stabilnost elektrona. Elektron je najlažji električno nabit delec. Zato preprosto nima kaj razpadati, saj bi bil v tem primeru kršen zakon o ohranjanju električnega naboja. Po sodobnih konceptih je življenjska doba elektrona najmanj 1019 let, kar govori v prid temu zakonu.

Preden preidemo na druge "notranje" simetrije, se ustavimo še na dveh vrstah diskretnih simetrij, ki se razlikujeta od obravnavanih "kontinuiranih" simetrij premika in vrtenja. To je vsem nam že dolgo znana že zrcalna simetrija, ki jo opisuje prostorska inverzija, tj. odsev koordinatnega sistema. Prostorna inverzija se izvede "takoj" (v ogledalu) in njena ponovna uporaba vrne sistem v prvotno stanje. Ta odsev se imenuje "paritetna" operacija (primer s teniškim igralcem v ogledalu). Druga diskretna simetrija je simetrija relativnega preobrata časa, kar vodi v dejstvo, da se v simetričnem vesolju zakoni narave ne spremenijo, ko smer časa zamenjamo z nasprotno (t \u003d -t in obratno). Uporaba te simetrije kaže, da smer naraščanja časa (gibanje v eno smer) nima pomembne vloge. Enako verjeten je tudi obratni postopek. Z drugimi besedami, nemogoče je z opazovanjem ugotoviti smer razvoja dogodkov v prihodnost ali preteklost za ravnotežni simetrični sistem. Če se spomnite, smo prišli do istega rezultata za deterministično mehaniko Galilea - Newtona leta zaprti sistemi... A hkrati že vemo o obstoju "puščice časa" za odprte neravnovesne sisteme. In to še enkrat neizprosno kaže, da čas še vedno "teče" iz preteklosti v prihodnost in je naše Vesolje neravnovesno in asimetrično. Upoštevajte pa, da koncept entropije ni edinstveno uporaben za mikrosvet in zato z njegovim proučevanjem ni mogoče določiti smeri časa.

Nadaljnje širjenje števila fizičnih simetrij je povezano z razvojem kvantne mehanike. Eden od posebne vrste simetrija v mikrosvetu je permutacijska simetrija. Temelji na temeljni nerazločljivosti enakih mikrodelcev, ki se, kot vemo iz poglavja 1.5, ne premikajo po določenih poteh, ampak so njihovi položaji ocenjeni z verjetnostnimi značilnostmi, povezanimi s kvadratom modula valovne funkcije | ψ | 2 . Permutacijska simetrija je v tem, da se verjetnostne značilnosti med "permutacijo" kvantnih delcev ne spremenijo, kvadrat modula valovne funkcije je konstantna vrednost | ψ | 2 \u003d const.

Študija reakcij, ki vključujejo elementarne delce in antidelce, pa tudi postopkov njihovega razpada, je privedla do odkritja nekaterih novih lastnosti simetrije, in sicer simetrije naboja ali, natančneje, simetrije nabojev delcev in prostih delcev. Pri preučevanju jedrskih interakcij nukleonov (močne interakcije) je bilo ugotovljeno, da so te jedrske sile skoraj neodvisne od vrste nukleonov, tj. med temi interakcijami ni razlike med nevtronom in protonom, oba sta dve stanji enega delca - nukleona. Podobno je lahko μ mezon v treh stanjih, kar ustreza trem različnim delcem. Takšna stanja imenujemo izotopična in so zanje značilna izotopski spin ali izospin. Simetrija, povezana s temi procesi, se imenuje izotopska simetrija.

S teorijo elementarnih delcev, vrstami medsebojnega delovanja polja in poskusom uvedbe enotnega polja sta povezani še dve vrsti simetrije: kvark-lepton in merilnik. Kvark-leptonska simetrija se kaže v enotni teoriji polja. Menijo, da se kvarki in leptoni v bistvu ne razlikujejo pri zelo visokih energijah. Toda v primeru spontanega razbijanja simetrije in v nizkoenergijskem območju dobijo popolnoma drugačne lastnosti. Tako je bilo ugotovljeno, da so možni prehodi med kvarki in leptoni. To dejstvo je lahko še en prepričljiv dokaz enotnosti narave.

Merilna simetrija je povezana s transformacijami merila, ki predstavljajo ničelne premike potencialov skalarnega in vektorskega polja. Izraz "merilno polje" (transformacija, nespremenljivost) je predstavil nemški matematik G. Weil. Pomen ideje je, da fizikalni zakoni ne smejo biti odvisni od dolžinske lestvice, izbrane v vesolju, in ne smejo spreminjati svoje oblike, če to lestvico zamenjamo z drugo. Z navadno logiko se zdi to samoumevno: zakaj bodo resnično Newtonovi zakoni drugačni, če bomo pot merili v metrih, centimetrih ali megaparsekih. Pomembnost spremembe obsega pa je v tem, da v bistvu ni fizične narave, saj je ne povzročajo nobeni fizični vplivi, temveč je geometrijska, zlasti sprememba dolžine posledica le posebnosti strukture prostora -čas. Tako prostor-čas preneha biti le pasivni rezervoar snovi in \u200b\u200bpolja, kjer se odvijajo fizični procesi, sam začne aktivno vplivati \u200b\u200bna te procese. Geometrija postane dinamična.

Načelo merilne nespremenljivosti dobi poseben pomen, če preobrazbe prihajajo lokalno v vsaki točki prostora-časa in so neenotne, tj. s spreminjajočim se razmerjem od točke do točke. To preobrazbo je G. Weil imenoval lestvica ali merilnik. Njegova formulacija je naslednja: vsi fizikalni zakoni so invariantni pri poljubnih (homogenih in nehomogenih) transformacijah lokalnega profila. V tej obliki je Weylovo načelo v bistvu razvoj Einsteinovega splošnega načela relativnosti, da morajo imeti vsi fizični zakoni v katerem koli referenčnem okviru (inercijski in neercialni) enako obliko. V zvezi s tem je primerno omeniti, da je bila Einsteinova teorija prva teorija, v kateri je bil geometrijski faktor (ukrivljenost prostora-časa) neposredno povezan z fizične lastnosti (gravitacijska masa), ki je v današnjem času služil za nadaljnji razvoj idej geometrodinamike. Te transformacije lestvice puščajo značilnosti jakosti polja (na primer E in B za elektromagnetno polje) nespremenjeno. Teorije elektrošibkih in elektromočnih interakcij so zgrajene na osnovi merilne simetrije. Iz te simetrije izhaja, da so delci z določenimi lastnostmi, ki jih združujejo pojmi "naboj" (električni, barionski, leptonski), "barve" kvarkov, če želite, materialni nosilci teh polj.

Vprašanja simetrije imajo odločilno vlogo v sodobni fiziki. Za dinamične zakone narave so značilni nekatere vrste simetrija. V splošnem pomeni simetrija fizikalnih zakonov njihovo nespremenljivost glede na določene preobrazbe. Upoštevati je treba tudi, da imajo obravnavane vrste simetrij seveda določene meje uporabnosti. Na primer, simetrija desne in leve obstaja le v območju močnih elektromagnetnih interakcij, pri šibkih pa je kršena. Izotopska nespremenljivost velja le, kadar elektromagnetne sile... Za uporabo koncepta simetrije v fiziki lahko uvedete strukturo, ki upošteva štiri dejavnike.

1. Predmet ali pojav, ki se preiskuje.
2. Transformacija, v zvezi s katero se upošteva simetrija.

3. Nespremenljivost kakršnih koli lastnosti predmeta ali pojava, ki izraža obravnavano simetrijo. Razmerje med simetrijo fizikalnih zakonov in zakoni ohranjanja.

4. Meje uporabnosti različnih vrst simetrije.
Ugotavljamo tudi, da preučevanje simetričnih lastnosti fizikalnih sistemov ali zakonov zahteva vključitev posebne matematične analize, najprej konceptov teorije skupin, ki je trenutno najbolj razvita v fiziki trdnih teles in kristalografiji.

Na splošno iz zakonov ohranjanja, ki so, kot smo že razumeli, posledica prostorsko-časovne simetrije naravnih zakonov, sledi konvencionalnosti delitve fizike na mehaniko, termodinamiko, elektrodinamiko itd. in zato je očitna neločljivost enotnosti celotne narave.

Ne da bi se tukaj podrobneje osredotočali na koncepte fizike živih, ki bodo posebej posvečeni drugemu delu tega tečaja, bomo obravnavali ideje simetrije-asimetrije v zvezi s problemi objektov žive in nežive narave . V bistvu je to filozofsko, če hočete, vendar z naravoslovnega vidika vprašanje izvora, razvoja in bistva življenja. Kakšna je razlika med molekulami živih snovi in \u200b\u200bneživih snovi? Do neke mere je to posledica simetrije, natančneje, zrcalne simetrije. Če upoštevamo primer zrcalne slike dveh molekul anorganske snovi vode in organske, a "nežive" snovi - butilnega alkohola (slika), potem se temeljna razlika kaže v tem, da je molekula H2O zrcalna simetrična, molekula alkohola pa je zrcalno asimetrična.

"Levi" in "desni" molekuli ne sovpadata kot leva in desna roka človeka. Asimetrične molekule v kemiji imenujemo stereoizomeri, sama lastnost zrcalne asimetrije pa hiralnost ali kiralnost (iz grške besede "kir" - roka). Tako se je izkazalo, da imajo v naravi tako "žive" kot tudi "nežive" molekule kiralnost, toda "žive" so vedno samo kiralne in "nežive" kiralne molekule je enako verjetno najti tako v levi kot v desni različici, in »Živi« - samo bodisi na levi bodisi na desni. V tem smislu so molekule živih organizmov kiralno čiste. Torej, usmeritev vijačnice DNA je vedno pravilna. Nekoč L. Pasteur in nato V.I. Vernadsky je predlagal, da se na tem temeljnem razlikovanju loči med živo in neživo naravo. Menijo, da je temeljni znak nastanka in razvoja življenja sposobnost živih organizmov, da ekstrahirajo in gradijo iz simetričnih in kiralno nečistih molekul okolje kiralno čiste molekule, potrebne za živi organizem. Primer je ekstrakcija rastlin iz simetričnih molekul vode in ogljikov dioksid v procesu fotosinteze asimetričnih molekul škroba in sladkorja. Skupaj z drugimi hranili te molekule vstopajo v hrano živih organizmov in iz njih nastajajo kiralno čiste molekule. Če se hiralnost molekul živilskih snovi spremeni v nasprotno, se bodo te snovi izkazale kot biološki strup za živi organizem, ki jih organizem zavrne in povzroči smrt. To je dokaj tipičen primer, kako lahko na osnovi simetričnih konceptov fizike razložimo, če želite, izvor žive snovi in \u200b\u200bcelo damo priporočila za praktično medicino.

Na splošno lahko domnevamo, da je nastanek življenja kot celote povezan s spontanim razbijanjem zrcalne simetrije, ki je obstajala prej v naravi. Predpostavlja se, da je asimetrija nenadoma nastala kot posledica velike biološke eksplozije, po analogiji z BV, zaradi katere je vesolje nastalo pod vplivom sevanja, temperature, polj itd. in se odraža v genih živih organizmov. Ta proces je v bistvu tudi postopek samoorganizacije, o katerem smo razpravljali v odd. 1.7. Na neki točki bifurkacije se je zgodil samoorganizirajoč se pojav že žive snovi.

Zdaj je primerno, da simetrijo povežemo z entropijo živih organizmov. Prehod snovi v višjo stopnjo organiziranosti in urejenosti, kot smo že omenili, zmanjšuje entropijo kot merilo kaosa. Toda ravnotežno kaotično stanje ima največjo simetrijo. Zato zmanjšanje entropije neizogibno vodi do zmanjšanja simetrije, tj. povečanje asimetrije živih organizmov. Višja kot je raven organizacije snovi, manj entropije in simetrije. Toda za zmanjšanje entropije živih organizmov kot odprti sistemiza izmenjavo energije in snovi (hrane in zalog) z okoljem je potrebna in pomembna energija, ki, kot bomo videli kasneje, nastaja v ustreznih delih celic (mitohondriji) živih organizmov zaradi hrane, tj absorpcija energije iz zunanjega okolja (sonce in biosfera).

Slikovito lahko rečemo, da iz narave vzamemo bolj organizirano strukturirano snov z manj entropije, tj. hranimo se z negentropijo (negativno entropijo) in ji damo nestrukturirano snov, ki ima večjo entropijo. Tako rekoč "hranimo" z energijskega fizičnega vidika negativno entropijo in se pozitivni entropiji odpovedujemo. In ko se v naravnih razmerah to ravnovesje krši, potem nastopi neko dinamično ravnovesje - izmenjava entropije med človekom in okoljem se ustali, entropija sistema človek-okolje se poveča in živi organizem umre (njegova entropija se je povečala ). Zato je biološka smrt organizma povečanje entropije na njeno raven v okolju. Povečanje energijskega potenciala v živem organizmu med njegovo "normalno" izmenjavo entropije z okoljem poveča kemično aktivnost celic in omogoča samorazmnoževanje in razvoj.

Lahko rečemo, da kot urejenost živih organizmov, njihovo zapletanje v razvoju življenja, asimetrija vedno bolj prevladuje nad simetrijo in jo izrinja iz biokemijskih in fizioloških procesov. Vendar pa tudi tu poteka dinamičen proces: simetrija in asimetrija v delovanju živih organizmov sta tesno povezani. Navzven so ljudje in živali simetrični, vendar je njihova notranja struktura v bistvu nesimetrična. Če se pri nižjih bioloških predmetih, na primer pri nižjih rastlinah, razmnoževanje odvija simetrično, potem pri višjih obstaja očitna asimetrija - ločitev spolov, kjer vsak spol v proces samorazmnoževanja prinese samo njemu značilne genske informacije. Tako je stabilno ohranjanje dednosti manifestacija v določenem smislu simetrije, asimetrija pa v spremenljivosti. Na splošno globoka notranja povezava simetrije in asimetrije v živi naravi določa njen nastanek, obstoj in razvoj.

Lahko bi se vprašali, ali obstajajo druge vrste simetrije in z njimi povezani ohranjevalni zakoni. Kakšen je globok pomen zakonov ohranjanja električnega naboja, leptonskih in barionskih števil, nenavadnosti, izotopskega spina itd.? Kako se to nanaša na lastnosti abstraktnega prostora? Kaj pomeni prisotnost "črnih lukenj" kot nekakšnih "kontrolnih točk" iz našega prostora, sveta, v drug protisvet? Na ta vprašanja na žalost za zdaj še nimamo odgovorov, čeprav je dobro moderna znanost omogoča, da jih vprašate.

Res je, o postavljenih vprašanjih obstaja naslednja fizična anekdota. Pauli je zelo rad postavljal vprašanja, na katera ni vedno mogoče najti pravilnih odgovorov (morda sploh ne bi obstajali!). Ko je umrl, je svojo najljubšo zabavo nadaljeval v posmrtnem življenju. In nihče ni mogel odgovoriti na njegova vprašanja. Potem se je odločil obrniti k Bogu. Gospod ga je potrpežljivo in pozorno poslušal in odgovoril: "Celotna težava, Pauli, je ta, da postavljaš napačna vprašanja."

Simetrija in asimetrija sta objektivni lastnosti narave, ena temeljnih v sodobni naravoslovji. Simetrija in asimetrija imata univerzalni, splošni značaj kot lastnost materialnega sveta.

Simetrija(iz grščine. simetrija- sorazmernost, red, harmonija) je univerzalna lastnost narave. Koncept simetrije pri ljudeh se je razvijal že tisoče let. Izraz "simetrija" se v človeških idejah pojavlja kot element nečesa "pravilnega", lepega in popolnega. V svojih razmišljanjih o podobi vesolja je človek simetrijo opredelil kot čarobno kakovost narave, njeno smotrnost, popolnost in poskušal te lastnosti odsevati v glasbi, poeziji in arhitekturi. V določeni meri simetrija izraža stopnjo urejenosti v sistemu. V zvezi s tem obstaja tesna povezava med entropijo kot merilom motnje s simetrijo: višja je stopnja organiziranosti snovi, večja je simetrija in manjša entropija.

Stopnja simetrije naravnih sistemov se kaže v simetriji matematičnih enačb, zakonov, ki odražajo njihovo stanje, v nespremenljivosti katere koli njihove lastnosti glede na simetrične transformacije.

Simetrija je koncept, ki odraža obstoječi vrstni red v naravi, sorazmernost in sorazmernost med elementi katerega koli sistema ali predmeta narave, urejenost, uravnoteženost sistema, stabilnost, torej neki element harmonije.

Asimetrija- koncept v nasprotju s simetrijo, ki odraža neurejenost sistema, neravnovesje, ki je povezano s spremembo in razvojem sistema.

Iz definicij simetrije in asimetrije izhaja, da mora biti dinamični sistem v razvoju nujno asimetričen in neravnovesen.

Sodobno naravoslovje predstavlja cela hierarhija simetrij, ki odraža lastnosti hierarhije nivojev organizacije snovi. Obstajajo različne oblike simetrij: merilna, prostorsko-časovna, izotopska, permutacijska, zrcalna itd. Vse te vrste simetrij so razdeljene na zunanje in notranje.

Notranje simetrije ni mogoče opaziti; skriva se v matematičnih enačbah in zakonih, ki izražajo stanje preučevanega sistema. Primer tega je Maxwellova enačba, ki opisuje razmerje med električnimi in magnetnimi pojavi ali Einsteinova teorija gravitacije, ki povezuje lastnosti prostora, časa in gravitacije.

Zunanjo simetrijo (prostorsko ali geometrijsko) v naravi predstavlja velika raznolikost. To je simetrija kristalov, molekul, živih organizmov.

Zakaj živo bitje potrebuje simetrijo in kako je nastala?

Živi organizmi so v času evolucije oblikovali svojo simetrijo. Prvi živi organizmi, ki so izvirali iz oceanov, so imeli pravilno kroglasto obliko. Vnos organizmov v druga okolja jih je prisilil, da so se prilagodili novim specifičnim razmeram. Eden od načinov te prilagoditve je simetrija na ravni fizične forme. Simetrična razporeditev delov telesnih organov živim organizmom zagotavlja ravnovesje med gibanjem in delovanjem, vitalnost in prilagajanje. Zunanje oblike velikih živali, ljudje, so precej simetrične. Tudi flora organizmov je obdarjena s simetrijo, ki je povezana z bojem za svetlobo, fizično odpornost na nastanitev (zakon univerzalna gravitacija). Na primer, krošnja smreke v obliki stožca ima strogo navpična os simetrija - navpični trup, zgoščen navzdol za stabilnost. Posamezne veje so simetrično nameščene glede na deblo, oblika stožca pa prispeva k racionalni uporabi krošnje svetlobnega toka sončna energija, povečuje stabilnost. Tako je zaradi privlačnosti in zakonov naravnega izbora smreka videti estetsko lepa in racionalno "zgrajena". Zunanja simetrija žuželk in živali jim pomaga, da med gibanjem ohranjajo ravnotežje, iz okolja črpajo največ energije in jo racionalno uporabljajo.

V fizikalnih in kemijskih sistemih ima simetrija še globlji pomen. Tako so najbolj stabilne molekule z visoko simetrijo (inertni plini). Simetrija molekul določa naravo molekularnih spektrov. Za kristale je značilna visoka simetrija. Kristali so simetrična telesa, njihovo zgradbo določa periodično ponavljanje v treh dimenzijah osnovnega atomskega motiva.

V svetu je razširjena tudi asimetrija.

Notranja razporeditev posameznih organov v živih organizmih je pogosto asimetrična. Na primer, srce se nahaja na levi strani človeka, jetra na desni itd. L. Pasteur, francoski mikrobiolog in imunolog, je izoliral levi in \u200b\u200bdesni kristal vinske kisline. Molekula DNA je asimetrična - njena spirala je vedno zvita v desno. Vse aminokisline in beljakovine, ki tvorijo žive organizme, so sposobne odbiti polariziran svetlobni žarek v levo.

Za razliko od molekul nežive narave, kjer so molekule levičarjev in desničarjev pogoste, torej so večinoma simetrične, je za molekule organskih snovi značilna izrazita asimetrija. Dajanje velik pomen Asimetrija živih je V. I. Vernadsky domneval, da je tu tanka meja med kemijo živega in neživega. L. Pasteur je tudi na podlagi teh znamenj potegnil mejo med živim in neživim. Upoštevati je treba tudi, da živi organizmi (rastline) v procesu življenja iz okolja (tal) v veliki meri absorbirajo kemične spojine mineralne hrane, katere molekule so simetrične in jih v telesu pretvorijo v asimetrične organske snovi: škrob, beljakovine, glukoza itd. Simetrija molekul živilskih snovi živega organizma je skladna s simetrijo molekul samega organizma. V nasprotnem primeru bo hrana nezdružljiva (strupena).

Tudi struktura celičnih komponent je nesimetrična, kar je zelo pomembno za njen metabolizem, oskrbo z energijo in prispeva tudi k večji stopnji biokemičnih reakcij.

Simetrija in asimetrija sta dve polarni značilnosti objektivnega sveta. Pravzaprav v naravi ni čiste (absolutne) simetrije ali asimetrije. Te kategorije so nasprotja, ki so vedno v enotnosti in boju. Tam, kjer simetrija oslabi, se asimetrija poveča in obratno. Vklopljeno različnih ravneh razvoj snovi je zanjo značilna simetrija, nato asimetrija. Vendar sta ti dve težnji združeni in njun boj je absoluten. Te kategorije so tesno povezane s koncepti stabilnosti in nestabilnosti sistemov, reda in neurejenosti, organiziranosti in neorganiziranosti, ki odražajo lastnosti sistemov in dinamiko razvoja ter razmerje med dinamičnimi in statičnimi zakoni.

Če predpostavimo, da je ravnotežje stanje mirovanja in simetrije, asimetrija pa vodi v gibanje in neravnovesno stanje, lahko domnevamo, da ima koncept ravnotežja v biologiji nič manj pomembno vlogo kot v fiziki. Načelo stabilnosti termodinamičnega ravnovesja živih sistemov označuje specifičnost biološke oblike gibanja snovi. Prav stabilno dinamično ravnovesje (asimetrija) je ključno načelo oblikovanja in reševanja problema izvora življenja.