Симметрия: гармония и красота
Практически всё живое, что окружает нас, в той или иной степени симметрично. Многие животные обладают двусторонней симметрией. Если посередине, вдоль тела провести воображаемую линию, то одна часть будет зеркальным отражением другой. Среди растительного мира нередко встречаются 3, 4, 5 и более осей симметрии.
Вершиной «мастерства» природы по части создания симметричных творений можно считать сложные соцветия некоторых растений, вирусы и радиолярии – одноклеточные организмы, которые живут в морской воде, а также кристаллическую решетку минералов.
Принцип симметрии издавна использовался людьми в искусстве и творчестве. Правильные повторяющиеся формы способствуют появлению чувства красоты и гармонии. Национальные орнаменты, мозаика, декоративные узоры восхищают нас симметричным расположением рисунка и единством цвета элементов.
А исследователи из Сент-Эндрюсского университета в Шотландии провели опросы, которые показали, что симметричное человеческое лицо психологически воспринимается как более привлекательное для противоположного пола.
Почему так много симметрии вокруг нас?
Почему же существует симметрия в природе, и она воспринимается человеком как атрибут красоты?
Симметрия как общий принцип гармонии имеет глубокий смысл, так как связана с происхождением Вселенной. Немецкий математик Амалия Эмми Нётер, которую Альберт Эйнштейн причислял к величайшим ученым XX века, в своей работе 1918 г. доказала, что за каждым из фундаментальных законов сохранения физики стоит определенная симметрия.
Например, закон сохранения энергии связан с однородностью времени, а закон сохранения импульса – с однородностью пространства.
Однородность же времени и пространства – не что иное, как симметрия: если все тела замкнутой системы поставить в любые 2 момента времени или в 2 места в совершенно одинаковых условиях, то все явления с этой системой будут протекать одинаково.
Асимметрия: двигатель прогресса
Но между симметрией и асимметрией в природе существует определенная взаимосвязь: если симметрия – это сохранение, порядок и устойчивость, то асимметрия – это изменчивость и динамическое развитие.
Так, например, все биоорганические соединения на Земле – это структуры, которые включают асимметричный атом углерода, к которому присоединены атомы других веществ (азот, водород). Те аминокислоты, которые образовались из «первичного бульона» и стали основой для жизни на Земле, тоже имеют асимметричный характер.
Кто в себе не носит хаоса, тот никогда не породит звезды. Немецкий философ Фридрих Ницше, «Так говорил Заратустра».
Благодаря асимметричному распределению ионов между окружающей средой и живыми клетками происходит водно-солевой обмен, необходимый для жизни. Молекулы ДНК, от которых зависит наследование генетических признаков, также имеют высокую степень псевдосимметричности: на каждом новом шаге спирали их элементы располагаются по-разному.
Австрийский физик Эрвин Шрёдингер, сравнивая симметричность неживых кристаллов и асимметричность ДНК, писал:
Различие в структуре здесь такое же, как между обычными обоями, на которых рисунок повторяется с правильной периодичностью, и шедевром вышивки, который повторяет сложный, последовательный и полный замысла рисунок, начертанный великим мастером. Эрвин Шрёдингер
Симметрии становится все меньше
Если посмотреть внимательнее на эволюцию живых существ, то можно заметить, что с усложнением организмов постепенно снижается и степень их симметрии.
И в самом деле, вирусы, у которых шарообразная форма, имеют бесконечное число осей симметрии. Органы современных высших растений (стебли, листья и корни) развились из простых цилиндрических участков.
Эмбрионы рыб, птиц и человека очень похожи между собой на начальных этапах развития и имеют высокую сферическую симметрию. Постепенно, с их развитием происходит разделение органов и усложнение их функций, одновременно снижается и степень симметрии.
Низшие группы животных, например, черви, имеют 2 плоскости симметрии: вдоль и поперек тела. Наивысшей степенью асимметрии обладают люди: несмотря на внешнюю симметричность даже наши руки развиты по-разному: большинство из нас правши. А мозг человека «работает» по совершенно асимметричному принципу: его правое полушарие отвечает за левую половину тела, и наоборот.
Развитие Вселенной с момента ее возникновения выглядит как непрерывная последовательность нарушений симметрии... Феномен жизни естественно вписывается в эту картину. Американский физик Фримен Джон Дайсон.
Хаос и гармония идут рука об руку, это две части единого целого, которые дополняют друг друга.