Красота физики. Постигая устройство природы

Илл. 30 показывает структуру С60 – одной из множества молекул, известных как фуллерены или бакиболы. Здесь графен свернут дважды, в каждом из двух пространственных измерений, чтобы получить нульмерный объект, в котором не осталось направлений, куда он мог бы бесконечно распространяться. Как и в графене, и в нанотрубках, его основная структурна единица – это связь ядра углерода с тремя соседними. Бакибол включает в себя скрытый додекаэдр: в нем есть 12 пятиугольников, равномерно рассредоточенных между 20 шестиугольниками, причем если вы сожмете шестиугольники до точек, вы получите додекаэдр. Существуют варианты бакиболов с различным количеством шестиугольников, но в каждом из них всегда 12 пятиугольников по топологическим причинам. Свое имя они получили в честь Бакминстера Фуллера (1895–1983), изобретателя и архитектора, в чьих купольных конструкциях широко использовался подобный принцип соединения узлов в сети с помощью стержней.

Кажется подобающим завершить наше короткое путешествие в поразительную химию чистого углерода фотографией Гарольда Крото (родился в 1939 г.), который в 1996 г. разделил[66] Нобелевскую премию по химии за свою работу о фуллеренах, среди собственноручно созданных им моделей молекул.

Живой ум восхищается не только красотой алмазов и их искрящимися гранями, но также и скрытой, внутренней красотой однообразных и скучных на первый взгляд карандашных штрихов, и сажи, и тончайших паутинок, которые выдерживают кошку.

Симметрия II: Локальный цвет

Теперь множество смысловых линий нашей медитации сходятся воедино, и мы приближаемся к ответу на наш Вопрос.

В нашей первой интерлюдии о симметрии мы видели, как Эйнштейн, рассматривая локальную галилееву симметрию, открыл свою теорию гравитации, т. е. общую теорию относительности.

В следующей главе мы опишем, как на основе предположения о локальности симметрии строятся успешные теории трех основных взаимодействий в Природе: электромагнитного, сильного и слабого. Новые симметрии включают преобразования среди свойств (а конкретно – «цветовых зарядов») частиц. В локальных формах симметрий мы позволяем этим преобразованиям быть различными в разных местах и временах.

Итак, чтобы вдохновить себя на это путешествие, мы представили себе пункт назначения.

Анахромия

Анаморфное искусство искажает пространственную структуру изображений. Это великолепное отображение такого рода преобразований пространства-времени, какие общая теория относительности принимает в качестве симметрий.

Виды преобразований, которые включают в себя другие взаимодействия, лучше всего могли бы быть представлены в художественной форме, которая менее развита, если вообще существует. Анаморфное искусство оставляет цветовое строение своих изображений неизменным. В анахромном искусстве, напротив, мы изменяем цветовую структуру образов, оставляя неизменной пространственную.

В данном случае несколько рисунков говорят больше многих тысяч слов.

На вклейке GG изображена одна из новаторских работ в анахромном искусстве. На ней мы видим четыре версии фотографии ярмарки сластей в Барселоне. В верхнем левом углу находится оригинальное изображение с минимальной обработкой. В верхнем правом углу мы видим результат глобального преобразования цветов, когда каждый пиксель преобразуется одинаково. (Для умников: G→R, B→G, R→B в стандартной схеме кодирования RGB.) На двух нижних картинках были применены более сложные трансформации цветов, в которых природа преобразования меняется от места к месту. В нижнем левом углу мы видим эффект довольно легких преобразований, тогда как в нижнем правом перед нами результат более значительных трансформаций.

Ответ на наш Вопрос

Культовые сооружения воплощают стремления их архитекторов и общин, которые те представляют, к идеальной красоте. Их избранные выразительные методы включают цвет, геометрию и симметрию. В частности, рассмотрим великолепную вклейку HH. Здесь локальная геометрия окружающих поверхностей и локальная структура их цвета меняются по мере того, как их исследует наш взор. Это живое воплощение анаморфии и анахромии – тех самых мотивов, которые наше исследование фундаментального устройства Природы находит воплощенным в Ее сердцевине.

Воплощает ли мир красивые идеи? Вот он, наш ответ, у нас перед глазами: да!

Цвет и геометрия, симметрия, анахромия и анаморфия как самоцель являются лишь одним ответвлением художественной красоты. Существующий в искусстве ислама запрет на изображение людей сыграл важную роль в том, чтобы выдвинуть эти формы красоты на передний план, точно так же, как сыграло ее физическое ограничение структурной устойчивости (нам нужны колонны, чтобы поддерживать вес потолков, и арки с куполами, чтобы распределять напряжение). Изображения человеческих лиц, тел, эмоций, пейзажей, исторических сцен и тому подобного, когда они разрешены, становятся темами произведений искусства гораздо чаще, чем эти строгие формы красоты.