Отвечает Артём Оганов, кристаллограф, руководитель лаборатории компьютерного дизайна материалов МФТИ, профессор Сколковского института науки и технологий, профессор Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук
Если вы присмотритесь к снежинкам, то увидите, что в их форме есть нечто общее — шестилучевая симметрия. На эту особенность в своё время обратил внимание Иоганн Кеплер и даже написал трактат о шестилучевых снежинках, предположив, что их симметрия диктуется внутренним строением. Кеплер исходил из того, что вещество состоит из сферических атомов, хотя в то время это была всего лишь гипотеза. Как же из сферических частиц сложить что-то с шестилучевой симметрией? «Очень просто, — сказал Кеплер. — Их необходимо уложить в плотноупакованные слои». Если вы попробуете наиболее компактно разместить в ящике помидоры или апельсины, то получите слой, имеющий шестилучевую симметрию. Затем такие слои можно наложить друг на друга и получить плотнейшую упаковку.
Если внешних причин (например, воздушных или жидкостных течений) для искажения формы нет, кристалл будет сохранять симметрию, обусловленную его строением. Вот и кристаллик льда вырастает с шестилучевой симметрией — получается снежинка.
Кстати, помимо шестилучевой симметрии у снежинок есть ещё кое-что общее — углы между соответствующими гранями. Поскольку структура льда во всех случаях идентична, то и углы между гранями постоянные. Это не что иное, как первый закон кристаллографии, сформулированный датским учёным Николаем Стеноном.
Уважаемые читатели! Свои вопросы и вопросы ваших детей присылайте на адрес: [email protected]. Будем рады на них ответить.