Симметрия, спирали и рукопожатие с природой: Взгляд Чарльза Стирлинга 0:46
В лекции, прочитанной в Королевском институте, химик Чарльз Стирлинг приглашает слушателей в увлекательное путешествие в мир хиральности — свойства объектов, не обладающих зеркальной симметрией. По мнению Стирлинга, симметрия в природе часто переоценена и может быть скучной, в то время как именно асимметрия стимулирует интеллект. Лектор утверждает, что способность различать «левое» и «правое» имеет фундаментальное значение не только в искусстве и архитектуре, но и в биологии, технике и даже в безопасности обращения с газами.
🌀 Спирали: от древних артефактов до инженерных решений 5:54
Спираль является одним из самых наглядных примеров хиральности. Стирлинг подчеркивает, что независимо от того, как мы вращаем спираль, её «хиральность» остается неизменной.
- Сокровище из пещеры Нахал-Мишмар: В 1960 году в Иудейской пустыне археологи обнаружили клад медных артефактов возрастом 5000 лет. Из 82 обнаруженных стержней 41 имел выраженную левостороннюю спиральную маркировку, и лишь один — правостороннюю. Стирлинг предполагает, что это может быть связано с тем, что мастер, создававший их, был левшой.
- Архитектурные странности: Примером причудливого отношения к симметрии служит колонна из церкви XV века (коллекция Баррелла, Глазго), у которой нижняя часть имеет левостороннюю спираль, а верхняя — правостороннюю. Похожее явление можно наблюдать на железнодорожной станции Честерфилд, где все 18 колонн украшены левосторонними спиралями.
📝 Письменность, палиндромы и музыка как зеркала симметрии 15:48
Сам акт письма — это хиральный процесс. Хотя в большинстве европейских языков принято писать слева направо, существуют системы (например, арабский или иврит), где направление противоположно.
- Бустрофедон: Древнейший метод письма, при котором направление строк чередуется (одна слева направо, следующая — справа налево), называется бустрофедоном. Стирлинг отмечает, что современная высокотехнологичная печать зачастую использует именно этот принцип для повышения скорости работы принтеров.
- Игры с языком: Палиндромы (фразы, читающиеся одинаково в обоих направлениях) являются литературным воплощением хиральности. Ярким примером служит Сиренчестерский палиндром, скрывающий в своей структуре симметричный крест.
- Бах и музыка: В качестве примера хиральной музыки Стирлинг представил произведение Иоганна Себастьяна Баха, которое музыканты смогли исполнить, перевернув ноты вверх ногами.
🛠 Прикладная хиральность: от канатов до промышленной безопасности 27:09
Технологии часто используют хиральность для функциональных целей:
- Производство канатов: Прочность каната зависит от правильного переплетения волокон с чередованием направления скручивания на каждом этапе. Древние египтяне использовали этот принцип для изготовления папирусовых канатов. Современные крупногабаритные канаты для нефтяных платформ часто не скручивают, а плетут, объединяя лево- и правосторонние элементы для предотвращения раскручивания.
- Безопасность газов: Стирлинг описывает критически важную систему цветовой и резьбовой кодировки баллонов. Баллоны с негорючими газами (например, аргоном) оснащены правой резьбой, тогда как баллоны с горючими газами (например, водородом) — левой. Это предотвращает ошибочное подключение несовместимого оборудования.
🐚 Природа и биологические загадки 38:30
Изучение хиральности животных требует осторожности, чтобы не интерпретировать результаты предвзято.
- Животные: В ходе экспериментов с попугаем, собакой и макакой Стирлинг показал, что, в отличие от человека, у многих животных выраженная «лево-» или «праворукость» (или использование лап) выражена слабее или отсутствует вовсе.
- Слизни и раковины: Улитки Partula представляют собой популяцию, разделенную по хиральному признаку: левосторонние и правосторонние особи генетически не скрещиваются. При поиске нефти геологи используют пропорции этих микроскопических раковин в кернах, чтобы определить температурную историю морского дна.
- Нарвалы: По словам Стирлинга, бивень нарвала — уникальный пример всегда левосторонней спирали. В 1600 году королева Елизавета I заплатила за такой бивень 10 000 фунтов стерлингов (около 3 млн фунтов в современных ценах), считая его защитой от отравления пищи.
В завершение лекции Стирлинг указывает на ДНК как на главный пример «хиральной» молекулы, которая буквально является «руководством по сборке» каждого живого организма. Двойная спираль ДНК, длина которой в каждой клетке достигает около 2 метров, лежит в основе всей биологии.
