Symetria - Colm Kelleher

Zobacz pełną lekcję: lekcja: http://ed.ted.com/lessons/the-science-of-symmetry-colm-kelleher

Kiedy słyszysz słowo „symetria”, pewnie do głowy przychodzą ci trójkąty, motyle, czy nawet baletnice. Ale w słowniku naukowym symetria to „takie przekształcenie, w wyniku którego obiekt pozostaje niezmieniony”. Co takiego? Colm Kelleher wyjaśnia to abstrakcyjne pojęcie i tłumaczy jak różne symetrie wśród zwierząt mogą nauczyć nas więcej zarówno o nich, jak i o nas.

Lekcja: Colm Kelleher, animacja: Andrew Foerster.

Słysząc słowo "symetria",

na myśl przychodzą nam
proste figury geometryczne,

jak kwadrat czy trójkąt,

lub skomplikowany wzór
na skrzydłach motyla.

Ci z duszą artysty

pomyślą może o subtelnych
modulacjach koncertu Mozarta

lub niewymuszonej pozie baletnicy.

Na co dzień używamy słowa "symetria"

dla opisania niejasnych pojęć,

takich jak piękno, harmonia i równowaga.

W matematyce i nauce symetria ma inne,

bardzo konkretne znaczenie.

W tym naukowym znaczeniu

symetria jest właściwością obiektu.

Praktycznie każdy rodzaj obiektu
może posiadać symetrię,

od realnych przedmiotów, takich jak motyl,

do abstrakcyjnych pojęć,
na przykład figur geometrycznych.

Co to znaczy, że obiekt jest symetryczny?

Oto definicja:

"Symetria jest przekształceniem obiektu,
które nie dokonuje w nim zmian".

To brzmi dość abstrakcyjnie,
więc przyjrzyjmy się bliżej.

Przyda się konkretny przykład:

weźmy ten trójkąt równoboczny.

Gdy obrócimy trójkąt o 120 stopni

wokół jego środka,

otrzymamy identyczny trójkąt.

W tym przypadku obiektem jest trójkąt,

a przekształceniem,
które nie zmieniło obiektu

obrót o 120 stopni.

Możemy więc powiedzieć,
że trójkąt równoboczny jest symetryczny

względem obrotu o 120 stopni
wokół własnego środka.

Gdybyśmy zamiast tego
obrócili trójkąt o 90 stopni,

obrócony trójkąt wyglądałby inaczej.

Oznacza to, iż trójkąt równoboczny
nie jest symetryczny

względem obrotu o 90 stopni
wokół własnego środka.

Dlaczego matematycy i naukowcy
interesują się symetriami?

Okazuje się, że są istotne
w wielu dziedzinach matematyki i nauki.

Przyjrzyjmy się bliżej
symetrii w biologii.

Może zauważyliście, że jest
bardzo znajomy rodzaj symetrii,

którego nie wymieniliśmy:

symetria prawej i lewej
strony ciała człowieka.

Przekształceniem, w wyniku
którego otrzymamy tę symetrię,

jest odbicie wzdłuż fikcyjnego lustra,
które przecina ciało w pionie.

Biolodzy nazywają to symetrią dwustronną.

U żywych organizmów

ta symetria jest tylko zbliżona,

ale to nadal uderzająca cecha
ludzkiego ciała.

Ludzie nie są jedynymi
dwustronnie symetrycznymi organizmami.

Wiele innych zwierząt,
jak lisy, rekiny, żuki,

wcześniej wspomniane motyle,

posiadają ten rodzaj symetrii.

Posiadają ją niektóre rośliny,
takie jak orchidee.

Inne organizmy mają inne symetrie,

które widać tylko wtedy,

kiedy obrócimy organizm wokół jego środka.

Podobnie do symetrii obrotowej trójkąta,
którą oglądaliśmy wcześniej.

Ale w przypadku zwierząt

taka symetria nazywa się
symetrią gwiaździstą.

Na przykład jeżowce i rozgwiazdy

posiadają symetrię pięciokrotną,

czyli symetrię względem obrotu
o 72 stopnie wokół własnego środka.

Ta symetria pojawia się także u roślin,

co sami możecie zobaczyć
na przekrojonym poziomo jabłku.

Niektóre meduzy są symetryczne
względem obrotów o 90 stopni,

a ukwiały są zawsze symetryczne,
bez względu na kąt obrotu.

Jednakże niektóre korale
w ogóle nie posiadają symetrii.

Są całkowicie asymetryczne.

Dlaczego organizmy odznaczają się
różnymi symetriami?

Czy symetria ciała uczy nas czegoś
o stylu życia zwierzęcia?

Spójrzmy na konkretną grupę:

zwierzęta dwustronnie symetryczne.

Do tego obozu należą:
lisy, żuki, rekiny, motyle

i oczywiście ludzie.

Wszystkie zwierzęta
dwustronnie symetryczne

mają ciała zaprojektowanie
z myślą o poruszaniu się.

Jeśli chcesz podążać w wybranym kierunku,

warto mieć przód,

gdzie skupisz organy zmysłu:

oczy, uszy i nos.

Warto tam też mieć usta,

gdyż jest większa szansa,

że od tej strony napotkasz pokarm
lub przeciwników.

Pewnie wiesz, jak nazywa się grupa organów

umieszczone z przodu ciała.

To głowa.

Posiadanie głowy naturalnie prowadzi
do wykształcenia dwustronnej symetrii.

Pomaga w budowie opływowych płetw u ryb,

aerodynamicznych skrzydeł u ptaków

lub dobrze skoordynowanych
nóg do biegania u lisów.

Co to wszystko ma wspólnego z ewolucją?

Biolodzy potrafią
wykorzystać wszelakie symetrie,

aby wskazać, które zwierzęta
są ze sobą spokrewnione.

Widzieliśmy na przykład, że rozgwiazdy
i jeżowce posiadają symetrię pięciokrotną.

Tak naprawdę powinniśmy powiedzieć:

"dorosłe rozgwiazdy i jeżowce".

W etapie larwalnym
są dwustronne, jak ludzie.

Dla biologów jest to wyraźnym dowodem,

że jesteśmy bliżej spokrewnieni
z rozgwiazdami,

niż na przykład z koralami

lub innymi zwierzętami,
które na żadnym etapie rozwoju

nie prezentują dwustronnej symetrii.

Jednym z najbardziej
fascynujących problemów w biologii

jest rekonstruowanie drzewa życia,

odkrywanie kiedy i jak
oddzieliły się różne jego gałęzie.

Analizowanie rzeczy prostych,
jak symetria ciała,

może pomóc dostać się
w głąb przeszłości ewolucyjnej

i zrozumieć skąd pochodzimy jako gatunek.