科学家意外发现的晶体与它的艺术美学

时间:2016-03-14 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介:一个平凡的下午,工作累了捧着一杯刚煮好的咖啡走到阳台,看到的是对面大楼外墙排列得井然有序的长方形窗户,和阳台边的栅栏,一样是有规律地重复着同样的间隔。环顾我们的生活空间,好像规律性

而接下来两年的时间,他不断辛苦地捍卫自己的实验结果,并持续承受其他科学家包括同事们的批评甚至轻蔑,严重到当时研究机构的负责人将他赶出团队,认为整个团队因他而蒙羞。另一位强烈的反对者是鼎鼎大名的物理学家,并且得过诺贝尔奖两次的莱纳斯.鲍林(Linus Pauling),他到死前都公开严厉地反对特舍曼的研究主张。

一直到两年后,才陆续有科学家愿意接受他的发现,并提出佐证。后续研究显示,原来该晶体的结构跟另一种数学家所发现的结构相同,叫做「潘洛斯图案(PenroseTiling)」(图5)。

图5 潘洛斯图案(Penrose tiling)


准晶体的特性


潘洛斯图案(图5)是由英国剑桥大学的数学物理学家罗杰潘洛斯(Roger Penrose)所发现。这个图案有什么样的特性呢?其中很重要的就是它的对称性。

这个世界所存在的对称性分为三种,第一种对称是所谓的「平移对称(平移 symmetry)」,就是把一个图案往某方向直线移动,如果它能和原来的图案重叠,我们就说它有平移对称性。除了平移对称外,还有「旋转对称(轴对称)」和「镜像对称(反射对称)」,前者是指你可以对着某中心旋转图案某固定角度,它能和原来的图案重叠,而后者是指将图案对着一条线对折后,图案可以重叠。所有的对称都可以用这三个项目来分类。

很特别地,潘洛斯图案具有「五角形旋转对称(5重旋转 symmetry)」和「镜像对称」,但是却没有「平移对称」,也就是说它没有一般科学家对于晶体所要求的周期性。这个图形全由两种菱形不断地拼接而成,而且如果有人在一个固定面积里数这两种菱形的数目,它们的比例会刚好趋近于著名的「黄金比例(黄金比例)」。

舍特曼的实验终于渐渐地被世界各地的科学家重复,并找到相同的结论。事实上很多人曾经观测到它,但是却因为不相信自己实验的结果而放弃深入追究,所以这也告诉了我们相信自己的实验是多么重要。 3/6 首页上一页123456下一页尾页

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