对称性与美
在物理各分支学科中常涉及到对称性,在数学中也有专门的学科研究对称性,例如群论,把群论用于自然科学的研究会衍生出很多技术,例如分子光谱学技术背后就有分子群论来描述分子的对称性,在固体物理中也有很多地方讨论晶体微观的对称性。在科学上,很多深刻的东西都和对称性有关。例如诺贝尔物理奖获得者李政道就评论过对称性:“在所有智慧的追求中,很难找到其它例子能够在深刻的普遍性与优美简洁性方面与对称性原理相比。” 微观的对称性需要各种先进的实验技术才能让我们看到,但是在宏观上也有很多对称性的例子。通过宏观的对称性,可以体会到对称性的美妙。例如一种对称性叫做旋转对称性,指的是对象中能找到一个旋转轴,当对象沿着这个轴旋转完一定角度时,你看到的对象没有什么变化。这种对称性极为常见,例如很多花就有这种对称性。比如下图中的虎刺梅旋转度,三角梅旋转度,长寿花旋转90度,鸡蛋花旋转旋转72度,这些花旋转这些角度后和没有旋转前是一样的。正是由于这种对称性,我们就会觉得这些花非常独特非常漂亮。 还有一种对称性叫做镜像对称性。这种对称性指的是对象中有一个面,整个对象关于这个面对称。比如我们照镜子,我们和镜子里的人就是镜像对称性,我们每个人也是具有镜像对称性,例如左右手对称,左右脸对称。这种对称性也非常常见。很多时候我们就是利用这种对称性拍出有趣的照片。例如下图就是利用学校湖水拍出的照片,正是由于有了湖水形成的镜面,让图片变得优美了。在我国古代建筑中就特别讲究这种镜面对称性,一个建筑左边有一个亭子,右边也会设置一个亭子,左边有一个厢房,右边也会设置一个厢房。 还有一种对称性叫做n度螺旋轴。这种对称性指的是在对象中有一个旋转轴,对象绕着这个旋转轴做了一些旋转后,在沿着平行这个轴的方向做平移,此时,对象恢复了原来的形状。这种对称性在植物中也非常常见,例如下图的菊花叶子排列就是满足这种对称性。菊花叶子是相互交错排列,菊花的茎就是这个轴,绕着这个轴旋转90度后,再沿着茎平移一下,这些叶子就相互重合恢复了。这个在植物学上叫做“叶镶嵌”,这是植物进化时为了最大程度吸收太阳光导致的。 预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇 |
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