Если вы работали в научной среде или хотя бы читали комментарии под моими статьями, то наверняка обратили внимание, что есть люди, склонные к допущению самых разных сценариев, а есть закостенелые твердолобые товарищи, желающие самоутверждаться на высмеивании любых гипотез. Последние наносят науке гораздо больший вред, чем всё происходящее вокруг или отсутствие нужного финансирования.
В науке предостаточно примеров того, как закостенелое представление ломало судьбы ученых, а заодно и закрывало на годы возможные решения значимых вопросов. Такие проблемы, например, свели с ума Больцмана. Человеку действительно нужно немало смелости, чтобы пойти против сообщества. Но именно такая смелость ученого вершит судьбы!
Нет, это не значит, что гипотезы или догадки должны быть антинаучными, т.е. полностью исключать восприятие действительности через призму реальности и проведенных экспериментов, но если ученый высказывает догадку, то рационально её проверить прежде, чем спускать в туалет и самого автора идеи, и его идею. Мы ведём к тому, что нужно разобраться в одной из самых позорных ошибок научного сообщества, где автора гениальной идеи чуть было не сожгли на костре. К счастью, в переносном смысле.
Симметрия в кристалле и открытие доктора Шехтмана
Итак, в кристалле есть такая штука, как симметрия. Поскольку это довольно специфические знания, которыми обладают физики твердого тела и материаловеды, то раскрою понятие подробно.
Симметрия кристаллов - это некоторая закономерность в расположении атомов, заключающаяся в том, что кристалл может быть совмещен с самим собой путем преобразований.
Представьте себе, что атомы расположились в углах обычного кубика. Кубик - это форма кристалла. Из кубиков можно построить целую стенку. При этом сделать это можно во все стороны, а кубики будут вращаться и не терять свою идентичность. Это работает симметрия.
Традиционно принято считать, что в металлических сплавах существует так называемая четырехкратная симметрия. При повороте кубика на на 90 градусов (360 градусов разделить на 4, вот и четырехкратность), материал сможет достраиваться в пространстве. Опять же ,смотрим на детский кубик и легко представляем себе такой процесс.
В 1982 году доктор Дэн Шехтман исследовал алюминиево-железные и алюминиево-марганцевые сплавы. После просмотра очередной серии фотографий структуры, полученных на электронном микроскопе, Шехтман был сильно удивлен. Оказалось, что симметрия нарушена и кристаллы выглядят таким образом, что их ячейка имеет пятикратную симметрию. То есть структура повторяется во все стороны при повороте кристалла даже на 72 градуса, вместо привычных 90 градусов.
Ну а ожидалось увидеть нечто типа этого. Видите, как тут соединены рефлексы? Кстати, рефлексы - это те точки, где расположены атомы в узлах решетки. На них произошло рассеивание.
С 1890-го года этот вопрос считался закрытым и в доктора Дэна полетели помидоры. Предполагалось, что пятимерная симметрия делает невозможным существование элементов в трехмерном пространстве. Кубики просто не подставятся друг на друга, а если и подставятся, то агрегаты, полученные при этом, не соединятся друг с другом потом. Для кристаллографа это примерно как сказать, что 2х2 = 5. Такие утверждения считались верхом безграмотности.
Не забывайте подписываться и возвращаться на мой канал за новыми статьями! Обновления регулярно!
Шехтмана исключили из исследовательской группой и с позором вытолкали из научного проекта. Его статью с результатами исследования удалось опубликовать в сокращенном виде и только после договорённости о соавторстве со светилами науки того времени, которые не побоялись за свою репутацию. Занятно отметить, что приведенная выше иллюстрация использовалась ученым для демонстрации своего открытия. Весьма странно, что ученый совет отказывался увидеть очевидное. То, что вы, уважаемые читатели, наверняка видите и сами. Оказалось, что ученый коллектив общими усилиями пытался доказать, ориентируясь на известную теорию, невозможность существования снятого на фото явления.
Рождение понятие квазикристалл
Между тем, были проблески и здравого смысла. Американский физик Пол Стейнхардт и израильский физик Дов Левин внедрили термин квазикристалл для описания этого открытия. Однако, коллеги Шехтмана уперлись очень крепко и термин квазикристалл предложили заменить термином квазиученый :)
Через пять лет группа японских ученых смогла сделать кристаллы с пятикратной симметрией настолько большими, чтобы было видно не только рефлексы, но и сами объекты. На снимках было заметно, что кристаллы имеют пятикратную симметрию. Точнее сказать, при беглом взгляде казалось, что никакой симметрии нет вообще. Структура не упорядочена. В некоторых точках "периодическая структура" нарушается, происходит её соединение с новым блоком, который тоже имеет свою симметрию. Оказалось, такого повторения вполне достаточно для того, чтобы образовать целое тело. Это был дальний порядок, т.е. повторение одинаковых модулей на неограниченно больших расстояниях.
Так в науке закрепился термин квазикристалл, который чуть не был раскатан катком стандартного представления действительности.
Квазикристалл - это твёрдое тело, описываемое симметрией, запрещённой в классической кристаллографии, и наличием в своем упорядочивании дальнего порядка.
Оказалось, что в некоторых случаях квазикристаллы вполне себе могут появляться. Например, при сверхбыстрой кристаллизации из расплавов. В итоге термин квазикристаллы стал в материаловедении столь же популярен и часто применяем, как и простой кристалл. Ну а Шехтману респект и уважуха!
Не стоит губить гипотезы, не проанализировав их тщательно. Широта сознания - одно из самых важных качеств ученого.
Пожалуйста, подпишитесь на проект, оцените статью лайком и напишите комментарий! Сейчас это очень важно для выживания проекта!
Статьи по теме на моем канале:
Ещё кое-что полезное:
- Путеводитель по научно-популярным каналам ДЗЕНа: смотрите здесь