Эксперты естественных наук

Человеческое тело, так же как и тело других позвоночных, в основе своей построено зеркально симметрично.

На рисунке А. Дюрера “Изучение пропорций” (Рис.7) хорошо видно: размеры тела человека (за единицу измерения выбрана голова) относятся как 1: 2: 3: 5: 8 и составляют ряд Фибоначчи.

Размеры головы ГЧ обозначим Г. Тогда плечи ШШ = 2Г, размах рук ЛЛ = 8Г, грудь ШО = 2Г, бедро БК = 2Г, голень КН = 2Г, пояс - колени ОК = ЗГ, пояс - щиколотки ОН =5Г, макушка - ступня ГС = 8Г, размах руки ШЛ = ЗГ.

С древних времен установлено, что если стопу человека принять за единицу измерения – фут (греческий фут = 30,89 см), то рост человека составит 6 футов, а голова вместе с шеей – 1 фут.

Деление головы на характерные части дает целый ряд отношений, очень близких золотому сечению. То же самое можно сказать о руке и ладони.

Общие принципы строения организма человека заложены ещё миллиарды лет назад, когда сформировался генетический код, и возникла первая клетка. В наших генах содержится значительная часть генофонда древних рыб, первых хордовых и некоторых беспозвоночных животных. Одним из признаков, переданных нам, является двухсторонняя симметрия человеческого тела. Практический врач Александр Трифонов, изучая механизмы возникновения различных заболеваний, пришел к выводу, что причинами наших болезней являются не только и не столько вирусы и прочие вредные факторы среды, сколько генетически обусловленные нарушения конструкции человеческого тела. Симметричные животные живут дольше, чем не симметричные, что также говорит в пользу того, что симметрия это показатель здоровья. Это также и показатель лучшей способности к воспроизводству. Асимметрия лица это показатель старения. "Пропорции человека" Леонардо (Рис.8) - это известная работа, иллюстрирующая человеческую симметрию.

Также известны ещё кое-какие пропорции: “Если ты раздвинешь ноги настолько, что убавишься в росте на 1/14, и если ты тогда разведешь руки и поднимешь их так, что коснешься средними пальцами макушки головы, то должен ты знать, что центром круга, описанного концами вытянутых членов, будет пупок и что пространство между ногами образует равносторонний треугольник. А пролет распростертых рук человека равен его росту”

Рассмотрим ещё один тип симметрии, который встречается в животном мире. Это винтовая или спиральная симметрия. Винтовая симметрия есть симметрия относительно комбинации двух преобразований - поворота и переноса вдоль оси поворота, т.е. идёт перемещение вдоль оси винта и вокруг оси винта. Встречаются левые и правые винты. Примерами природных винтов являются: бивень нарвала – левый винт; раковина улитки – правый винт; рога памирского барана (один рог закручен по левой, а другой по правой спирали). Спиральная симметрия не бывает идеальной, например, раковина у моллюсков сужается или расширяется на конце. Спиральную структуру имеют многие важные молекулы, из которых построены живые организмы – белки, дезоксирибонуклеиновые кислоты – ДНК, являющейся носителем наследственной информации в живом организме. Молекула ДНК имеет структуру двойной правой спирали, открытой американскими учёными Уотсоном и Криком. Двойная спираль молекулы ДНК есть главный природный винт. Подлинным царством природных винтов является мир “живых молекул” - молекул, играющих принципиально важную роль в жизненных процессах. К таким молекулам относятся прежде всего молекулы белков. В человеческом теле насчитывают до 10 типов белков. Все части тела, включая кости, кровь, мышцы, сухожилия, волосы, содержат белки. Молекула белка представляет собой цепочку, составленную из отдельных блоков, и закрученную по правой спирали. Её называют альфа-спиралью. За открытие альфа-спирали американский учёный Лайнус Полинг получил Нобелевскую премию, самую высшую награду в научном мире. Молекулы волокон сухожилий представляют собой тройные альфа-спирали. Скрученные многократно друг с другом альфа-спирали образуют молекулярные винты, которые обнаруживаются в волосах, рогах, копытах.

Симметрия также очень часто является показателем физического здоровья, в то время как ее отсутствие может выделить потенциальное расстройство какой-либо функции или болезнь.

Задание группам: Измерьте свое тело (основные деления смотрите на рисунок) с помощью сантиметровой ленты, а затем результаты занести в таблицу (кому сколько сантиметров не хватает до “золотой пропорции”).

Наиболее поразительным примером симметрии в неорганическом мире являются кристаллы. Имеются такие фигуры, которые преобразуются сами в себя при повороте вокруг некоторой точки на угол 120°, или в 90°, 72° и так далее. Вообще, может оказаться, что фигура преобразуется сама в себя при повороте вокруг некоторой точки на угол, равный 360°/n. Тогда говорят, что фигура имеет симметрию вращения порядка n, а точка О называется в этом случае центром вращения порядка n. Кристаллографы давно обратили внимание на то, что в кристаллографии запрещена ось пятого порядка. Она полностью исключена из неживой природы. Но эта ось повсюду присутствует в живом мире. Иллюстрацией могут быть пять лучей у морской звезды, пятиугольные пластинки у морского ежа и пр. То есть ось пятого порядка - симметрия жизни.

Не исключено, что атомы в случае осей симметрии неживой природы имеют наиболее компактную упаковку и минимум потенциальной энергии. В случае пятилучевой симметрии такой законченности нет, и появляется определенная степень свободы, в направлении которой возможно движение вещества и осуществление процессов обмена - одного из важнейших признаков жизни. Подавляющее число живых организмов обладает одной из трех ее видов: шаровидной, лучевой, а более высокоразвитые существа – билатеральной симметрией.

Итог урока подводит учитель: Мы убедились, что большинство растений и животных симметричны. Симметрия живых организмов и растений целиком обусловлена воздействием внешней среды, которая с момента возникновения жизни на Земле принимала, да и сейчас принимает самое активное участие в формировании внешнего облика обитателей нашей планеты.

К примеру, Земля имеет форму шара (если отбросить мелкие детали). Силы земного тяготения направлены к центру Земли, образуя шаровую симметрию поля тяготения. Для шарообразных объектов характерно, что через каждую их точку можно провести бесчисленные плоскости симметрии. Чтобы симметрия созданий природы не вступала в конфликт с симметрией сил земного тяготения, ось тела любых организмов, которые обречены всю жизнь стоять неподвижно, расти или двигаться вертикально вверх, должна обязательно совпадать с линией, образуемой пересечением плоскостей симметрии поля тяготения, проходящих через точку, к которой они прикреплены (или из которой движутся вертикально вверх), и поэтому неизбежно приобретают лучевую симметрию. Напротив, плоскость симметрии всего растущего или передвигающегося параллельно поверхности Земли должна обязательно совпадать с одной из бесчисленных плоскостей симметрии поля земного тяготения, а сам организм, следовательно, иметь билатеральную (двустороннюю, зеркальную) симметрию. Только мелкие, главным образом одноклеточные организмы, живущие в воде во взвешенном состоянии, находятся как бы в невесомости, ибо в какой-то мере избавлены из воздействия ига земного притяжения, а потому и могут приобретать шаровую, спиральную или другие типы симметрии. Можно сказать, что упрощение условий жизни может привести к нарушению двусторонней симметрии, и животные из двусторонне-симметричных становятся радиально-симметричными.

Мы ещё раз убеждаемся в том, чтобы изучать внешний мир, просто необходимо изучать математические факты, законы.