В Стокгольме объявлен лауреат Нобелевской премии по химии 2011 года

Награда досталась израильскому ученому Даниэлю Шехтману из технологического института Хайфы. Премия присуждена за открытие квазикристаллов (1982 г.). Статью о них Шехтман впервые опубликовал еще в 1984 году.

Открытие квазикристаллов является революционным открытием в области химии и кристаллографии, потому что оно экспериментально показало существование кристаллических структур, в которых проявляется икосаэдрическая или пентагональная симметрия, основанная на «золотом сечении». Это опровергает законы классической кристаллографии, согласно которым пентагональная симметрия запрещена в неживой природе.

Известный физик Д. Гратиа следующим образом оценивает значение этого открытия для современной науки: «Это понятие привело к расширению кристаллографии, вновь открытые богатства которой мы только начинаем изучать. Его значение в мире минералов можно поставить в один ряд с добавлением понятия иррациональных чисел к рациональным в математике».

Как подчеркивает Гратиа, «механическая прочность квазикристаллических сплавов резко возрастает; отсутствие периодичности приводит к замедлению распространения дислокаций по сравнению с обычными металлами … Это свойство имеет большое прикладное значение: применение икосаэдрической фазы позволит получить легкие и очень прочные сплавы внедрением мелких частиц квазикристаллов в алюминиевую матрицу». Именно поэтому к квазикристаллам в настоящее время привлечено внимание инженеров и технологов.

Кто такой Даниэль Шехтман? Шехтман родился в Тель-Авиве в 1941году, окончил Израильский технологический институт в Хайфе в 1972 году и с тех пор работает там исследователем. Ученый открыл квазикристаллы - уникальные химические конфигурации с неповторимым рисунком - в 1982году, опровергнув привычное представление о строении кристаллов.

Как подчеркивается в статье

«согласно прежним химическим канонам, кристаллы всегда "упакованы" в симметричные узоры. Однако исследования Шехтмана показали, что атомы в некоторых кристаллах расположены в неповторимой конфигурации, причем расположение атомов подчиняется закону золотого сечения. Создание материалов с квазикристалльной конфигурацией позволяет получить удивительные свойства предмета, в частности потрясающую твердость. Квазикристаллы получили свое название из-за того, что их кристаллическая решетка имеет не только периодическое строение, но и обладает осями симметрии разных порядков, существование которых ранее противоречило представлениям кристаллографов. В настоящее время существует около сотни разновидностей квазикристаллов».

Впервые о Дане Шехтмане и квазикристаллах я написал на сайте «Музей Гармонии и Золотого Сечения», созданным мною совместно с Анной Слученковой в 2001 г. И Шехтман оказался одним из первых, кто очень тепло отозвался о нашем Музее. Его письмо было очень кратким: «Алексей! Ваш сайт замечательный! Большое спасибо. Дан Шехтман». Но оно многого стоит, потому что получено от будущего Нобелевского Лауреата.

Кстати, эта Нобелевская Премия является не первой, выданная за научное открытие, основанное на «золотом сечении». В 1996 Нобелевская Премия в области химии была присуждена группе американских ученых за открытие «фуллеренов». Что такое «фуллерены»? Термином «фуллерены» называют замкнутые молекулы углерода типа С₆₀, С₇₀, С₇₆, С₈₄, в которых все атомы находятся на сферической или сфероидальной поверхности. Центральное место среди фуллеренов занимает молекула С₆₀, которая характеризуется наибольшей симметрией и как следствие наибольшей стабильностью. В этой молекуле, напоминающей покрышку футбольного мяча и имеющей структуру правильного усеченного икосаэдра (см. рисунок), атомы углерода располагаются на сферической поверхности в вершинах 20 правильных шестиугольников и 12 правильных пятиугольников, так что каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит с шестиугольниками.

Впервые они были синтезированы в 1985 учеными Робертом Керлом, Харолдом Крото, Ричардом Смолли. Фуллерены обладают необычными химическими и физическими свойствами. Так, при высоком давлении С₆₀ становится твердым, как алмаз. Его молекулы образуют кристаллическую структуру, как бы состоящую из идеально гладких шаров, свободно вращающихся в гранецентрированной кубической решетке. Благодаря этому свойству углерод C₆₀ можно использовать в качестве твердой смазки. Фуллерены обладают также магнитными и сверхпроводящими свойствами.

Российские ученые А.В. Елецкий и Б.М. Смирнов в своей статье «Фуллерены» отмечают, что «фуллерены, существование которых было установлено в середине 80-х, а эффективная технология выделения которых была разработана в 1990 г., в настоящее время стали предметом интенсивных исследований десятков научных групп. За результатами этих исследований пристально наблюдают прикладные фирмы. Поскольку эта модификация углерода преподнесла ученым целый ряд сюрпризов, было бы неразумным обсуждать прогнозы и возможные последствия изучения фуллеренов в ближайшее десятилетие, но следует быть готовым к новым неожиданностям».

С точки зрения «математики гармонии», восходящей к Пифагору, Платону и Евклиду и основанной Платоновых телах, «золотом сечении» и числах Фибоначчи (Alexey Stakhov. The Mathematics of Harmony. From Euclid to Contemporary Mathematics and Computer Science, World Scientific, 2009), эти два открытия являются официальным признанием того неоспоримого факта, что современное теоретическое естествознание переживает сложный этап перехода к новой научной парадигме, которая может быть названа «Гармонизацией теоретического естествознания», то есть, к возрождению «гармонических идей Пифагора, Платона и Евклида» в современной науке. Стоит только удивляться гениальной прозорливости Пифагора, Платона и Евклида, которые свыше двух тысячелетий тому назад предсказали роль, которую Платоновы тела и «золотое сечение» могут сыграть в современной науке.

Но ведь подобный процесс, который может быть назван «Гармонизацией Математики», происходит и в математической науке. В области математики Нобелевские премии не присуждаются. Но в  этой области с помощью чисел Фибоначчи и "золотого сечения" были решены 2 важнейшие математические проблемы, поставленные Гильбертом, в 1900 г. – 10-я и 4-я проблемы Гильберта.

формате PDF (310Кб)