Smith shapkasi yana kashfiyot qildi

Esingizdami, bir necha yil oldin matematik Twitterni hayratda qoldirgan "Einstein shapkasi"ni? Bitta shakl butun sirtni takrorlanmas holda qoplaydigan narsa. Ajoyib, to'g'rimi? Endi esa bu shapka yanada qiziqarli bo'lib qoldi.

Nimaga hayron bo'lishyapti?

Olimlar bu shapkani纳米 o'lchamga kichraytirib, laser nuri bilan nuritishgan. Va natija kutilganidan ham zo'r chiqdi. Yorug'lik oddiyydek sochilib ketmasdan, aylanuvchi, dokonak shaklidagi naqshlar hosil qildi. Bu naqshlar shapkaning yashirin "qo'lga o'xshash" xususiyatini ko'rsatdi.

"Qo'lga o'xshash" degani nima?

Qo'llaringizni ko'ring. Ular deyarli bir xil, to'g'ri? Ammo chap qo'lingizni o'ng qo'lingiz ustiga qo'ya olmaysiz – ular oyna tasviri kabi. Fan bu xususiyatni "xiralik" deb ataydi. Yunonchada "qo'l" degani.

Mana muhim jihat: Smith shapkasi naqshining o'zi aks-simetriyaga ega emas. Alohida shapka曜larni aylantirish va ag'darish mumkin, lekin umumiy joylashuv bir yo'nalishda buriladigan tuzilmalar hosil qiladi. Yorug'lik bu burilishga javob beradi va o'zi ham xiralik xususiyatini oladi.

Matematikadan fizikaga

Bu tarixni yoqtiraman – ikki dunyo uchrashadi. Einstein masalasi toza matematika sifatida boshlandi. Bitta shakl takrorlanmas naqsh hosil qila oladimi? Matematiklar buni o'nlab yillar davomida o'ylashdi.

2023-yilda kimdir bu masalani hal qildi. Smith shapkasi paydo bo'ldi va internetda mashhur bo'ldi. Haqiqiy "eureka" lahzasi.

Keyin yaponiyalik olimlar o'ylashdi: agar bu naqshning jismoniy nusxalarini yaratib, laboratoriyada tajriba o'tkazsak-chi? Nima bo'lardi?

Bo'ldi. Juda ham bo'ldi.

Oddiy kvazikristallardan farqi

"Xo'p, kvazikristallar buni ilgari qilmaydimi?" deb so'rashingiz mumkin. Ha, to'g'ri. Kvazikristallar takrorlanmas, lekin aylantirishga mos keladigan tuzilmalar. Ular fizikada uzoq vaqtdan beri o'rganilgan.

Ammo muhim farq bor: Smith shapkasi difraksiyasi an'anaviy kvazikristallardan tubdan farq qiladi. Do'konak shaklidagi xiralik belgilari odatiy namunalarda uchramaydi.

Barcha do'stlaringiz smuzi yasay oladi, lekin bir meva butunlay boshqa ta'm beradi – bunisi kabi. Smith shapkasining geometriyasi kutilmagan optik effektlar yaratadi.

Bu nima uchun muhim?

"Bundan kimga nima?" deb o'ylayotgandirsiz. Aslida ishlar bor.

Yorug'likning xiraligini boshqarishni o'rganish amaliy qo'llanmalarga ega:

• Optik aloqa – tolali optik orqali ma'lumot uzatishni yaxshilash
• Sensor texnologiya – kimyoviy yoki biologik belgilarni aniqlaydigan qurilmalar
• Displey texnologiyasi – yorug'likni murakkab usullarda boshqaradigan ekranlar

Shunday bo'lsa-da, toza matematik masala endi amaliy fizika tadqiqotlariga ilhom bo'layotgani achinarli. Bu "toza matematika" va "amaliy fan" o'rtasidagi chegara ko'pincha sun'iy ekanini eslatadi.

Kattaroq manzara

Bu tadqiqot menga ko'p takrorlanadigan patternni eslatadi: kimdir to'liq nazariy savol beradi, javob oladi, va shu javob boshqa sohada kutilmagan bog'liqlikni ochadi.

Smith shapkasi yorug'lik bilan qiziqarli munosabatga kirishish uchun yaratilmagan edi. U faqat naqsh masalasini hal qilish uchun kerak edi. Ammo geometriya geometriyadir – matematik naqshlar yoki jismoniy tuzilmalar bo'lsin.

Olimlarning o'zlari aytishicha, bu "kvazi-davriy tartib va xiralik birlashmasi bo'yicha yangi tadqiqot yo'nalishi"ni ochadi. Bu so'z ko'p, lekin ma'nosi oddiy: g'alati shakllar yorug'likni g'alati qiladigan yangi o'yin maydonchasi topdik.

Va rostdan, keyin nima qurishlarini kutib qolmaslik mumkin emas.