СИММЕТРИЯ В НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ

Когда мы сморим на нагромождение камней у подножия горы, на неправильную линию холмов на горизонте, на причудливые извивы берегов реки или озера, на фантастические формы облаков, у нас может возникнуть мысль, что симметрия в неорганическом мире – отнюдь нечастый гость. И в то же время встречается точка зрения, что симметрия и строгая точность холодна и враждебна земному. Наверно, не случайно безжизненный замок Снежной королевы из известной сказки Андерсена часто изображают как в высшей степени симметричное сооружение, сверкающее отполированными зеркальными гранями правильных форм. Так кто же прав – тот, кто видит в неживой природе нагромождение беспорядка, или, напротив, тот, кто видит в ней господство холодной точности и симметрии?

                Строго говоря, неверны обе крайние точки зрения. Конечно, воздействие на облик земной поверхности таких природных факторов, как ветер, вода, солнечный свет, весьма стихийно и носит беспорядочный характер. Однако песчаные дюны в пустыне, галька на морском берегу, кратер потухшего вулкана имеют, как правило, геометрически правильные формы. Конечно, груда камней у подножия горы весьма беспорядочна; однако каждый камень является огромной колонией кристаллов, представляющих собой в высшей степени симметричные «постройки» из атомов и молекул. Именно кристаллы вносят в мир неживой природы очарование симметрии.

         Кто из нас зимой не любовался снежинками? Каждая снежинка – это маленький кристалл замерзшей воды. Форма снежинок может быть очень разнообразной, но все они обладают симметрией – поворотной симметрией 6-го порядка и, кроме того, зеркальной симметрией.

       Все твердые тела состоят из кристаллов. В большинстве случаев отдельные кристаллы очень малы (меньше песчинки); однако в некоторых случаях кристаллы вырастают до внушительных размеров, и тогда они предстают перед нами во всей своей геометрически правильной красоте. Хорошо видно, что кристаллы – это многогранники достаточно правильной формы с плоскими гранями и прямыми ребрами. На рисунке представлены кристаллы топаза (фторосиликата алюминия), берилла (соединения, в которое входят бериллий, кремний, алюминий), дымчатого кварца.

                Кристалл берилла относится к одной из кристаллических разновидностей этого соединения; перед нами гелиодор. Другие разновидности берилла: сине-зеленый аквамарин, ярко-зеленый изумруд, розоватый воробьевит. Разная окраска кристаллов определяется примесями. Так, желтая окраска гелиодора обусловлена примесью ионов трехвалентного железа. Весьма распространен в природе кварц (кремнезем), представляющий собой окись кремния (формула: SiO₂). Самая чистая и прозрачная разновидность кварца – горный хрусталь; далее следует дымчатый кварц. Кварц встречается в виде фиолетового аметиста, красного сердолика, черного оникса, серого халцедона. Кварц -  это также точильный камень, кремень, простой песок.

                Симметрия внешней формы кристаллов хорошо видна в кристаллах каменной соли, кварца, арагонита.  Последний представляет собой одну из встречающихся в природе форм кальцита (CaCO₃). Три формы кристаллов алмаза: октаэдр, ромбический додекаэдр, гексагональный октаэдр.(Ссылка в геометрию ПЯТЬ ПЛАТОНОВЫХ ТЕЛ)

                Симметрия внешней формы кристалла является следствием его внутренней симметрии – упорядоченного взаимного расположения в пространстве атомов (молекул). Иначе говоря, симметрия кристаллов связана с существованием пространственной решетки из атомов - так называемой кристаллической решетки.