Исследовательская работа "Симметрия – ключ к пониманию тайн природы"

Симметрия – ключ к пониманию тайн природы

Содержание

1. Введение

2. Тезисы исследования

3. Технология выращивания кристаллов

4. Заключение

Введение

Симметрия определяет порядок. Порядок приводит к равновесию. Равновесие рождает гармонию. Гармония выражает красоту. Следовательно, красота – это результат внутренней симметрии. Окружающий мир мы познаем через красоту, а значит через симметрию.

Актуальность темы. Когда-то Достоевский сказал: «Красота спасет мир». Н.К.Рерих повторил его слова, но добавил одно слово: «Сознание Красоты спасет мир». Что имели в виду великий писатель и великий художник? Согласно концепции энергетического мировоззрения, любое явление в пространстве нашей космической реальности имеет свою энергетику. Красота, как явление, обладает наиболее тонкой и высоко вибрационной энергетикой. Греческое слово «космос», кроме значения «порядок», имеет еще одно — «красота». Через Красоту мы идем от хаоса к Космосу, от беспорядка к упорядочению. И наше так называемое спасение, и наше эволюционное продвижение находятся именно в этом творческом пространстве: хаос — Космос. По своей энергетической сути Красота есть гармония духа, выраженная в различных областях человеческой деятельности и окружающего нас мира, и в первую очередь, в искусстве и природе. Поэтому не зря великий итальянский художник и мыслитель Леонардо да Винчи сравнивал труд художника, создателя рукотворной Красоты, с трудом Бога-творца. Лицезрение Красоты и особенно осознание нами ее скрытого и сокровенного смысла дает нам возможность воспринимать не только ее совершенные формы, но и ее тонкую высшую энергетику. Иными словами, Красота есть один из важнейших факторов, превращающих хаос в Космос во внутренней Вселенной самого человека, содействующих формированию гармонии в ней и созданию в ее пространстве доминанты Духа.

В наше время жизнь становится труднее и человек не в силах справится с нахлынувшими на него трудностями. В повседневной рутинной жизни, человек «забурился» в свои проблемы. Уткнулся в землю и не видит красоты мерцающих звезд, не думает о синеве неба с лучистым солнцем. А.П. Чехов сказал: «В человеке должно быть все прекрасно: и лицо, и одежда, и мысли, и дела». «Красивая душа» - это внутренний характер человека: человека честного, доброго, прямолинейного, готового прийти на помощь, умеющего сострадать, быть милосердным, искренним, презирающего ложь и фальшь. Чтобы в нас жила «красивая душа», мы должны познавать красоту мира, например, через гармонию симметрии. Красота лечит душу. Если каждый человек будет пытаться познать красоту, то в мире станет меньше зла, исчезнут войны. Как это сейчас необходимо.

Новизна. Техника идет быстрыми шагами вперед. Еще вчера были ламповые телевизоры, а сейчас жидкокристаллические, плазменные. Ученые создают новые вещества с новыми свойствами, в которых четко выражена симметрия. Благодаря кристаллам происходит прорыв в науке и технике. Всё чаще мы стали встречаться с термином «жидкие кристаллы». Мы все часто с ними сталкиваемся, и они играют немаловажную роль в нашей жизни. Многие современные приборы и устройства работают на них. К ним можно отнести часы, термометры, дисплеи, мониторы и прочие устройства. Что же это за вещества с та­ким парадоксальным названием «жидкие кристаллы» и почему к ним проявляется столь значительный интерес? В наше время наука стала производительной силой, и поэтому, как правило, повышенный научный интерес к тому, или иному явлению или объекту означает, что это явление или объект представляет интерес для материаль­ного производства.  В этом отношении не являются ис­ключением и жидкие кристаллы. Интерес к ним, прежде всего, обусловлен возможностями их эффективного при­менения в ряде отраслей производственной деятельно­сти.

Оригинальность методов решения задачи, исследования. Природа изначально стремится к гармонии и порядку. Но в этот порядок вмешивается человек неразумными действиями. Он неразумно пользуется природными ресурсами, загрязняет природу. От этого гармония природы нарушается, а её нарушение ведет к глобальным последствиям, к нарушению природных циклов. Поэтому человек должен осознать проблемы и начать решать их через познание красоты мира. А что, если попробовать восстановить нарушенное через детальное исследование законов симметрии и гармонии? Наступило время исправления ошибок.

Цель работы. Найти симметрию в природе, связать ее с законами физики, биологии, химии и с ее помощью приобщить человека к прекрасному.

Задачи. 1. Изучить свойства кристаллов.

2. Вырастить кристаллы поваренной соли и выявить свойство симметрии в их геометрической форме.

3. Рассмотреть применение кристаллов в настоящее время и перспективы применения их в будущем.

Гипотезы. 1. Симметрия существует во всех объектах материального мира, в биологических, химических, физических явлениях. 2. В человеке заложено биологическое стремление к симметрии, гармонии, красоте.

Объект и предмет изучения. Объект - кристаллы, а предмет - симметрия.

Методы исследования. В своей работе я провела эксперимент по выращиванию кристаллов поваренной соли и медного купороса, провела наблюдение за их ростом.

Ценность полученных результатов. По моему мнению, изучение симметрии как одной из граней красоты обогащает душу человека. Когда человек видит красивое, на душе у него становится радостней. Он больше начинает обращать внимание на красоту природы и окружающего мира, становится добрее и понимает необходимость беречь эту красоту.

Степень изученности темы. Тема симметрии многогранна и бесконечна. Ее невозможно изучить до конца, как и невозможно изучить все тайны природы. Моя работа связана с исследованием геометрического строения кристаллической решетки.

Мой вклад в решение поставленной проблемы. Изучив симметрию в кристаллах, я постаралась с новой точки зрения рассмотреть проблему связи симметрии и красоты, гармонии в природе и человеческой душе.

Тезисы исследования

Античные философы считали симметрию, порядок и определенность сущностью прекрасного. Архитекторы, художники, даже поэты и музыканты с древнейших времен знали законы симметрии. Строго симметрично строятся геометрические орнаменты; в классической архитектуре господствуют прямые линии, углы, круги, равенство колонн, окон, арок, сводов. Конечно симметрия в искусстве не буквальная – мы не увидим на картине человека слева и точно такого же справа. Законы симметрии художественного произведения подразумевают не однообразие форм, а глубокую согласованность элементов. Понятий симметрии в науке постоянно развивалось и уточнялось.

Что такое симметрия? Обычно под этим словом понимают либо зеркальную симметрию, когда левая половина предмета зеркально симметрична правой, либо центральную, как, например, у пропеллера. Но его первоначальное значение – «соразмерность» - и будем понимать под ним неизменность не только предметов, но и физических явлений, и не только при отражении, но и вообще при какой-либо операции – при переносе установки из одного места в другое или при изменении момента отсчета времени. Симметрия обладает свойством однородности - одинаковость свойств во всех точках пространства; изотропности – независимость физических свойств от направления; инвариантности – неизменность относительно некоторых преобразований (перемещений, поворотов)

Возникают вопросы: как объяснить существование твердых тел со столь различными свойствами? Почему кристаллические вещества при ударе раскалываются в определенных плоскостях, а аморфные вещества этим свойством не обладают? Твердые тела разделяются на кристаллические и аморфные тела. Симметрия очень хорошо выражена у кристаллов. Можно сравнить графики плавления кристалла и аморфного тела.

Рассмотрев симметрию и периодичность, мне стало интересно, почему симметрия привлекает людей? Как человек зависит от нее? Ведь еще с древних времен человек называл кристаллы – драгоценными камнями. И по сей день, цена кристаллов зависит от красоты огранки.

Технология выращивания кристаллов в домашних условиях

1. Получение маточного раствора. Чтобы вырастить кристаллы в домашних условиях, нужно приготовить перенасыщенный раствор соли. В чистую посуду налить 200 мл горячей воды при температуре 50⁰С. Небольшими порциями засыпать вещество, каждый раз перемешивая, добиваясь полного растворения. Как только раствор «насытится», его нужно накрыть и оставить в помещении, где должна сохраняться постоянная температура. По мере остывания раствора до комнатной температуры возникает избыточная кристаллизация. В растворе вещества остается ровно столько, сколько соответствует растворимости. А лишнее выпадает на дно в виде маленьких кристалликов.

2. Получение затравки. Слить маточный раствор в другую чистую посуду, туда же поместить кристаллики. Нагреть посуду на водяной бане, добиваясь полного растворения, и даем охладиться. На этом этапе не допускать сквозняков и резких перепадов температуры. Через сутки можно заметить, что на дне и стенках образовались небольшие кристаллики параллелограммы. Из них мы отбираем небольшой, но правильный кристалл. Его привязываем на тонкую леску и крепим к крышке банки.

3. Выращивание кристалла. Снова готовим насыщенный раствор на основе исходного маточного, добавляем еще немного (0,5 ч.л.) вещества, греем и перемешиваем. Раствор перелить в чистую посуду и дать ему постоять 20-30 секунд, чтобы жидкость немного успокоилась. Если раствор теплый, то дать ему остыть до 30 ⁰С, иначе затравка раствориться. Кристалл-затравку опускаем в центр раствора, в висячем положение, не касаясь дна и стенок сосуда. Кристалл-затравка играет в растворе роль центре кристаллизации.

Изучив литературу, я узнала, что вырастить кристалл очень трудно. Для этого нужно строго соблюдать все условия технологии, начиная со специальной посуды, чистоты раствора и соблюдением строжайшего температурного режима. Я проводила эксперимент в зимнее время, поэтому были небольшие перепады температуры. Все отклонения от технологии привели к тому, что я получила сросшиеся кристаллы – поликристалл, с ярко выраженными плоскими гранями отдельных кристаллов.

Заключение

Изучить симметрию я решила на примере выращенных мной кристаллов поваренной соли и медного купороса. Просмотрев разную литературу, я узнала, что вырастить кристалл очень трудно. Для этого нужно строго соблюдать все условия технологии, начиная со специальной посуды, чистоты раствора и соблюдением строжайшего температурного режима. Я проводила эксперимент в зимнее время, поэтому были небольшие перепады температуры. Все отклонения от технологии привели к тому, что я получила сросшиеся кристаллы – поликристалл, с ярко выраженными плоскими гранями отдельных кристаллов. Я периодически измеряла размеры некоторых граней и заметила, что грани растут, но форма их остается неизменной, углы между гранями также не изменяются. Такая закономерность прослеживается, как у поваренной соли, так у медного купороса.

Вывод моих наблюдений: плоские грани кристаллов свидетельствуют о наличии в кристаллах симметрии.

Время меняется, оно неуклонно движется вперед, а вместе с ним меняются люди, сознание, климат, природа, условия жизни, исчезают города, появляются новые. Возникает вопрос: «А что остается неизменным?» Неизменными остаются законы природы и один из них закон симметрии, потому что эти законы работают вне времени и вне пространства. Это законы не только земные, но вселенские.

Я выполнила поставленную передо мной цель: выяснила, что с симметрией мы встречаемся везде – в природе, технике, архитектуре, строительстве, искусстве, науке. Симметрия, проявляясь в самых различных объектах материального мира, несомненно, отражает наиболее общие, наиболее фундаментальные его свойства. Понятие симметрии проходит через всю многовековую историю человеческого творчества. В данной работе я рассмотрела симметрию кристаллов. Принципы симметрии играют важную роль в физике, химии и биологии. Казалось бы, от холодного порядка в кристаллах так далеко до живой природы. И, тем не менее, в последнее время становится все более очевидным и актуальным, что именно законы упорядочения дают ключ к пониманию тайн жизни. Новизну своей работы я вижу в сопоставлении фактов периодичности развития общества, согласно законам симметрии. В народе говорят: «Новое – это хорошо забытое старое». Хаос сменяется порядком, а потом наоборот. Развитие человечества ученые изображают в виде волны с горбами и впадинами. Вершина – это порядок. Яма – это хаос. Такой волной историки и социологи изображают развитие России. Сейчас наша страна испытывает подъем, начинается новое возрождение России, как птицы Феникс из пепла. Я смотрю на эту волну и вижу в ней порядок и симметрию.

Человек творит и созидает по образу симметрии кристаллической решетки кристаллов и с ее помощью приобщается к прекрасному.

Гармония – внутренняя и внешняя упорядоченность, соразмерность, целостность явлений и процессов, приемлемый эффект правильного расположения частей. Примером гармонии является дикая природа. Законы природы, управляющие неисчерпаемой в своём многообразии картиной явлений, в свою очередь, подчиняются принципам симметрии. Существует множество видов, но принцип симметрии действует всегда, и этот факт еще раз подчеркивает гармоничность нашего мира. А гармония – состояние, которое необходимо достичь, чтобы быть здоровым и счастливым.

Выводы эксперимента по выращиванию кристаллов:

1. Все физические свойства кристаллов зависят от строения пространственной кристаллической решетки.

2. Наряду с твердыми кристаллами применяются жидкие кристаллы, а в скором будущем мы будем пользоваться приборами, построенными на фотонных кристаллах.

3. Наиболее приемлемый способ выращивания кристаллов в домашних условиях является использование маточного раствора и затравки.

Таким образом, эксперимент по выращиванию кристаллов подтвердил мою гипотезу, и я выяснила:

1.Симметрия существует во всех объектах материального мира, проявляется в биологических, химических, физических явлениях; 2. В человеке заложено изначально биологическое стремление к симметрии, гармонии, красоте.

Ценность полученных результатов является, по моему мнению, стремление к симметрии, как одной из граней красоты для обогащения души человека, я стала глубже смотреть на окружающий мир через изучения симметричной, правильной формы выращенных мной кристаллов. Когда человек видит красивое, то он внутренне преображается. Больше начинает обращать внимание на красоту природы и окружающего мира, становится добрее и понимает необходимость беречь эту красоту.