Môže dva dokonale identické vločky?

Už ste niekedy počuli frázu "to vločka - veľmi zvláštne", hovoria, pretože sú zvyčajne veľa a všetky sú krásne, jedinečný a fascinujúce, keď sa pozriete pozorne. Staré príslovie hovorí, že neexistujú dva rovnaké snehové vločky, ale či je to pravda, naozaj? Ako by sa toto tvrdenie neboli preskúmané všetky padajúce snehové vločky a spadol? Zrazu snehová vločka kdekoľvek v Moskve sa nelíši od snehové vločky niekde v Alpách.

Môže dva dokonale identické vločky?

Na preskúmanie tohto problému z vedeckého hľadiska, musíme vedieť, ako snehová vločka sa narodil a ako je pravdepodobné (alebo nepravdepodobné), že dva identické narodil.

Môže dva dokonale identické vločky?

Vločka, ktoré boli za použitia konvenčného optického mikroskopu

Vločka, v podstate, to je len molekuly vody, ktoré sa viažu k sebe v určitom usporiadaní pevnej látky. Väčšina z týchto konfigurácií mať nejaký hexagonálne symetriu; To je kvôli tomu, ako molekuly vody na ich špecifické valenčných uhlov - definované fyzikálne atóm kyslíka, dva atómy vodíka, a elektromagnetická sila - môžu byť spojené dohromady. Najjednoduchšie mikroskopický kryštál sneh, ktoré je možné vidieť pod mikroskopom, je veľkosť jednej milióntiny merača (1 um) a môže byť veľmi jednoduchý tvar, ako je napríklad hexagonálna dosky kryštálu. Jeho šírka je asi 10.000 atómy, a rovnako ako on moc.

Môže dva dokonale identické vločky?

Podľa Guinessovej knihy rekordov, Nancy Knight z Národného centra pre výskum atmosféry, náhodne objavili dva identické vločky študujú snehových kryštálov počas snehovej búrky vo Wisconsine, pričom mikroskop. Ale keď predstavitelia osvedčujúci dve snehové vločky byť identické, môžu znamenať iba to, že vločky sú zhodné s presnosťou mikroskopu; Pri fyzika vyžaduje dve veci sú rovnaké, musí byť totožný s názvom v subatomárnej častice. To znamená, že:

  • , je potrebné tie isté častice
  • v rovnakej konfigurácii,
  • s rovnakými spojenie medzi sebou navzájom
  • v dvoch úplne odlišných makroskopických systémov.

Pozrime sa, ako by to mohlo byť usporiadané.

Môže dva dokonale identické vločky?

Jedna molekula vody - je jeden atóm kyslíka a dva atómy vodíka viazané k sebe navzájom. Keď mrazené molekuly vody sa viažu na seba, každá molekula dostane do blízkosti štyroch ďalších spojených molekúl: jeden pre každý z štvorboká vrcholov každej jednotlivej molekuly. To vedie k tomu, že molekuly vody sú vytvorené v tvare mriežky: hexagonálne (alebo hexagonálne) kryštálovej mriežky. Ale veľké "bloky" ľadu, rovnako ako v kremenných vkladov sú extrémne zriedkavé. Keď sa pozriete na najmenšom meradle a konfiguráciu, zistíte, že horné a dolné rovina mriežky a balenie veľmi pevne prepojené: Máte "ploché tváre" na oboch stranách. na ľavej strane molekuly sú otvorené, a ďalšie molekuly vody sa viažu na ne voľnejšie. Najmä šesťhranné rohy sú najslabšie spojenie, takže sme videli šesťnásobný symetriu v raste kryštálov.

Môže dva dokonale identické vločky?

Tvorba a rast snehové vločky konkrétnej konfigurácie ľadových kryštálov

Nové štruktúry a potom rastú rovnakou symetrických vzorov, šesťuholníkový zvýšenie asymetria dosiahne určitej veľkosti. Vo veľkých, zložitých snehových kryštálov stovky ľahko rozlíšiteľných vlastností pri pohľade pod mikroskopom. Stovky funkcií, medzi približne 10 19 molekúl vody, ktoré obsahujú obvyklý vločky, podľa Charles Knight, od Národného centra pre výskum atmosféry. Na každom z týchto funkcií, existujú milióny možných miest, kde sa môžu tvoriť nové pobočky. Koľko môže tvoriť také nové funkcie, bledule a to sa nestane ďalší z mnohých? Každý rok na celom svete spadne asi 10 15 (biliard) kubických metrov snehu na zemi a v každom meter kubický obsahuje informácie o niekoľkých miliardách (10 9) jednotlivých snehových vločiek. Ako Zem je asi 4, 5 miliardami rokov histórie planéty klesla 10 34 snehové vločky. A viete, koľko štatistického hľadiska individuálnych, jedinečných symetrických vetvenia funkcií mohlo očakávať snehové vločky a dvakrát v určitom okamihu v dejinách Zeme? Iba päť. Zatiaľ čo v súčasnej dobe, veľké, prírodné snehové vločky sú zvyčajne stovky.

Môže dva dokonale identické vločky?

Dokonca aj na úrovni jedného milimetra do vločka môžete vidieť nedostatky, ktoré je ťažké napodobniť

A to iba na svetské úrovni, môžete vidieť chybné dva zhodné snehové vločky. A ak ste ochotní ísť až na molekulárnej úrovni, bude situácia oveľa horšia. Obvykle kyslík 8 protóny a neutróny 8, a atóm vodíka a 0 1 protón neutróny. Avšak jeden z atómov kyslíka 500 má 10 neutrónmi, jeden z atómov vodíka 5000 neutrónov 1, nie je 0. Aj keď sa vytvorí dokonalý hexagonálne kryštály snehu, a história planéty Zem počítané 10 34 snehových kryštálov dostatočne klesne na veľkosti niekoľkých tisíc molekúl (je menšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla), nájsť jedinečnú štruktúru, ktorá planéta nikdy predtým nevidel.

Môže dva dokonale identické vločky?

Ale ak budete ignorovať atómovej a molekulárnej rozdiely a opustiť "prirodzená", budete mať šancu. Výskumník Kenneth Libbrecht vločky z California Institute of Technology vyvinula techniku ​​k vytvoreniu umelej "jednovaječných dvojičiek" snehové vločky a fotografoval ich pomocou špeciálneho mikroskopu s názvom Snowmaster 9000. Pestovanie je vedľa seba v laboratóriu ukázal, že je možné vytvoriť dve snehové vločky, ktoré sú na nerozoznanie.

Môže dva dokonale identické vločky?

dve v podstate identické snehové vločky pestované v laboratóriu Caltech

No, skoro. Budú rozlišované muž, ktorý sa pozerá na vlastné oči pod mikroskopom, ale nebude totožný s pravdou. Ako identických dvojčiat, bude mať veľa rozdielov: budú mať rôzne pozície v molekule zväzku, rôzne vlastnosti vetvenia, a čím viac je, tým viac tieto rozdiely. To je dôvod, prečo sa tieto vločky sú veľmi malé a výkonný mikroskop: oni sú viac podobné ako pri menšom komplexu.

Môže dva dokonale identické vločky?

Dva takmer identické snehové vločky pestované v laboratóriu u Caltech

Napriek tomu, mnoho vločky sa podobajú jeden druhému. Ale ak hľadáte naozaj identických snehových vločiek na štrukturálne, molekulárnej alebo atomárnej úrovni ste, príroda nikdy nemusíte sa predstaví. Taký veľký počet možností nielen pre histórii Zeme, ale aj pre históriu vesmíru. Ak chcete vedieť, koľko planét musíte získať dva identické snehové vločky pre 13, 8 miliárd rokov histórie vesmíru, odpoveď je rádovo 10 100000000000000000000000. Vzhľadom k tomu, že pozorovateľný vesmír iba 10 80 atómov, je veľmi nepravdepodobné. Takže áno, snehové vločky sú skutočne unikátne. A to je mierne povedané.