揭密:自然为什么是对称的?(3)

时间:2016-04-21 10:48:34 

导读:在生活中,我们随便注意就会发现,我们自然界存在者很多堆成的动植物,比如说蝴蝶的左右堆成等等,那么为什么会这样呢?本期小编将带大家探索其中的谜团。

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同种植物是否可能具有不同的手性? 左右对称在建筑艺术中有大量应用,但是人们也注意到完全的左右 对称也许显得太死板,建筑设计者常用某种巧妙的办法打破严格的左右对称,如通过园林绿化或者通过 立面前的雕塑或者广场非对称布局,有意打破严格的对称。

通常,严格左右对称的建筑,都尽可能放在了具有非对称的周围环境之中。 公众可能较感兴趣的是 作者对摩尔文化、埃及和中国实际装饰艺术品中对称性的分析。在二维装饰图案中,总共有17种本质上 不同的对称性。

作者说,在古代的装饰图案中,尤其是古埃及的装饰物中,能够找到所有17种对称性图案。到了19 世纪,有了变换群的概念以后,人们才从理论上搞明白只有17种可能性(波利亚的证明),而古人确实 穷尽了所有这些可能。

外尔有一句话特别值得注意:“虽然阿拉伯人对数字5进行了长期的摸索,但是他们当然不能在任何一个 有双重无限关联的装饰设计中,真正嵌入一个五重中心对称的图案。

然而,他们尝试了各种容易让人上当的折衷方案。我们可以这样说,他们通过实践证明了在饰物中 使用五边形是不可能的。”(pp.102-103)这一论述非常关键,阿拉伯装饰艺术的确时常费力地尝试使 用五次旋转对称。

连续装饰图案中嵌入五次对称图元的麻烦之处在于,五次对称要涉及黄金分割,安排下一个五边形 ,则周围需要作复杂的调整,这要比安排三角形、四边形和六边形的情况复杂得多。

《对称》还用相当篇幅讲晶体点阵的对称性,我当年学过结晶学和矿物学,知道这是相当复杂的事情, 现依稀记得32种单形和230种空间群的数字,具体内容已经想不清楚了。

外尔的处理当然并非想具体展示各种可能的晶格对称性,书中讨论得相当简略,这也给普通诸者阅 读造成了困难。要想真正搞明白230种空间群,还真要读地质学的图书《结晶学与矿物学》。

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