Слайд 1
как фундаментальное
свойство природы
Слайд 2
Цель :
Определить, является ли симметрия фундаментальным свойством законов природы
Задача:
Принцип симметрии в живой природе:
выявить, в чем состоит принцип симметрии в живой природе.
Слайд 3
«Новым в науке явилось не выявление
принципа симметрии, а
выявление его всеобщности»
Академик В.И.Вернадский
Слайд 4
Мы все живём в довольно симметричном мире. Понятие симметрии встречается у
самых истоков человеческого знания, его широко используют все направления современной науки и многовековой истории человеческого творчества. Законам симметрии и асимметрии подчиняются все формы на свете.
Что же такое симметрия? Почему она пронизывает весь окружающий нас мир?
Слайд 5
На симметрию в биологии обратили внимание ещё в Древней Греции пифагорейцы.
В 19 и 20 веках работы по биологии привели к выделению в 1961 году особого направления в учении о симметрии – биосимметрики.
Наиболее интенсивно изучалась структурная симметрия биообъектов. Она проявляется прежде всего в виде того или иного закономерного повторения.
Слайд 6
М. Гарднер писал, что на Земле жизнь зародилась в сферически симметричных
формах, а потом стала развиваться по двум главным линиям: образовался мир растений, обладающих симметрией конуса, и мир животных с билатеральной симметрией
Слайд 7Симметрия в растительном мире
Характерная для растений симметрия конуса хорошо видна на
примере любого дерева.
Дерево поглощает из почвы влагу и питательные вещества за счёт корневой системы, то есть внизу, а остальные жизненно важные функции выполняются кроной, то есть наверху. Поэтому направления "вверх" и "вниз" для дерева, существенно различны. А направления в плоскости, перпендикулярной к вертикали, для дерева фактически неразличимы: по всем этим направлениям к дереву в равной мере поступают воздух, свет, и влага. В результате появляется вертикальная поворотная ось и вертикальная плоскость симметрии
Слайд 8
Растительный мир симметричен
Слайд 9
Филип Рейд в размышлениях о симметрии растений писал, что «хотя все
группы растений обладают богатой симметрией, особый интерес представляет изучение роста и развития покрытосеменных растений (дающих цветы), поскольку именно эта группа растений особенно хорошо известна неботанику» .
Слайд 10
У цветковых растений в большинстве проявляется радиальная и билатеральная симметрия.
Цветок считается симметричным, когда каждый околоцветник состоит из равного числа частей. Цветки, имея парные части, считаются цветками с двойной симметрией и т.д. Тройная симметрия обычна для однодольных растений, пятерная - для двудольных
Слайд 11
Главная ось растения проходит через его стебель и корень. Симметрия всего
растения закладывается внутри меристемы – конусовидной верхушки, состоящей из молодых, быстро делящихся клеток.
Листья и цветы у многих растений обнаруживают либо радиальную симметрию, либо дорсовентральную («спинно-брюшную»)
Слайд 14
В многообразном мире цветов встречаются поворотные оси симметрии разных порядков. Однако
наиболее распространена поворотная симметрия пятого порядка. Эта симметрия встречается у многих полевых цветов (колокольчик, незабудка, гвоздика, зверобой и др.), у цветов плодовых деревьев (вишня, яблоня, груша, мандарин и др.), у цветов плодово-ягодных растений (малина, рябина, черёмуха, шиповник и др.), у ряда садовых цветов.
Слайд 15
Считают, что пятерная ось является своеобразным инструментом борьбы за существование.
Асимметрия
характерна для листьев большинства видов растений.
Слайд 19
Поворотная симметрия в животном мире наблюдается редко, лишь у некоторых обитателей
морей. Направление движения является принципиально выделенным направлением, относительно которого нет симметрии у любого насекомого, рыбы, птицы, животного. Кроме направления движения, симметрию живых существ определяет ещё одно направление – направление силы тяжести.
Слайд 20
Оба направления существенны: они задают плоскость симметрии живого существа. Можно сказать,
что каждое животное (а также насекомое, рыба, птица) состоит из двух эвантиоморфов – правой и левой половин.
Слайд 25
Симметрия в природе видна невооруженным глазом
Но она обнаруживается и на атомном
уровне изучения вещества и проявляется в недоступных непосредственному наблюдению геометрически упорядоченных атомных структурах молекул и кристаллов
Например, молекулы углекислого газа и водяного пара имеют плоскость симметрии
Слайд 28
Ассиметрия открыта Л.Пастером, который выделил «левые» и «правые» молекулы
Сейчас известно, что
молекулы органических веществ, составляющие основу живой материи, имеют асимметричный характер, то есть входят в состав вещества только либо как правые, либо как левые
Таким образом, каждое вещество может входить в состав живой материи только в том случае, если оно обладает определенным типом симметрии!
Слайд 29Теорема Нётер:
Каждому закону сохранения соответствует определенная симметрия в природе
Слайд 30Выводы:
Законы природы управляют явлениями, а принципы симметрии управляют законами природы.
Мир
существует благодаря единству симметрии и асимметрии. В этом – единство диалектически противоположных категорий, которые не могут существовать одна без другой.
Чем больше мы постигаем симметрию, тем шире проявляется асимметрия.
Слайд 31
В основе всеобщности законов симметрии и асимметрии лежит одна и та
же фундаментальная закономерность, симметрия и асимметрия – это разные формы проявления этой закономерности, в основе законов симметрии и асимметрии лежит закономерность двойственности, закон сохранения двойственности, который является самым фундаментальным законом сохранения в Природе.
Всеобщность законов сохранения симметрии порождает все законы сохранения.