Свойства квазикристаллов: исследования продолжаются.

Достаточно давно, в 1984 году в научном мире произошло событие, которое сегодня вынуждает ученых заняться исследованиями вне рамок традиционных наук.

Тогда физик Даниэль Шехтман, работавший в американском Бюро стандартов, сообщил о получении им сплава марганца и алюминия с очень необычными свойствами. По его словам, сплав имел структуру, которая походила на обычную кристаллическую решетку, но таковой не являлся, поскольку имел вращательную симметрию пятого порядка. Естественно, наличие симметрии пятого порядка в те времена полностью противоречило законам кристаллографии, что было доказано известными математиками. Начальство посоветовало ученому обратиться к учебникам, однако Шехтман продолжил свои исследования, и за такое проявление строптивости был уволен. Начальство оправдывалось тем, что деятельность Шехтмана позорит научный коллектив Бюро стандартов.

Началась травля ученого, против которого выступило практически все научное сообщество, вместе с дважды лауреатом известной Нобелевской премии. Он прямо заявил, что «несовершенных кристаллов в природе быть не может, а вот несовершенные ученые – есть». Известные и уважаемые научные журналы отказались от публикаций статей Шехтмана.

Однако целеустремленность ученого убедила со временем некоторых специалистов с именем, а им научные журналы отказать не решились. Продолжение исследований привело к тому, что от этого открытия уже нельзя было просто отмахнуться.

И вскоре открытое вещество было признано совершенно новой формой материи, которую назвали квазикристаллами. В 2010 году на территории России впервые в истории был найден природный минерал с квазикристаллической структурой, а Шехтман через 27 лет был удостоен Нобелевской премии.

Обычно форма кристаллов отображает расположение атомов в виде упорядоченной объемной решетки. Кристаллы увеличиваются с помощью образования новых слоев, которые повторяют элементарную ячейку остального кристалла.

Рост квазикристаллов таким методом объяснить невозможно: вырастить их посредством повторения первичных элементов не удастся. Для этих структур нужны особые правила «подгонки», в противном случае в кристалле не избежать появления «дыр» и «излишков» в разных местах кристалла, что будет препятствовать его дальнейшему росту.

После серии исследований оказалось, что соотношения элементов у квазикристаллов образуют золотую пропорцию - число 1,6180339…, которое невозможно подсчитать абсолютно точно. Однако этот факт не помешал людям научиться ее отмерять, что успешно доказали древние строители египетских пирамид, в которых золотая пропорция легла в основу строительства.

Если исходить из того, что структура квазикристалла основана на золотой пропорции, ее свойства определяется не только и не столько «ближайшими соседями». Работа Пенроуза «Новый ум короля» доказывает, что в процессе роста квазикристаллов наращиваются сразу целые группы частиц. Создается впечатление, что они заранее договорились о том, чтобы в нужный момент встретиться в нужном месте. Проще говоря, между удаленными структурами должно существует взаимодействие, согласовывающее их взаимное расположение. В этом случае можно говорить о дальнем ориентационном порядке, который ученый назвал квазипериодическим, и который характеризует свойства квазикристаллов.

Именно благодаря такому свойству в период роста квазикристаллов имеет место быть процесс так называемого «дальнего планирования», вследствие чего и возникают необычные типы симметрии, которые являются невозможными для обычных кристаллов.

Однако мир живых организмов допускает наличие соотношения золотой пропорции в разных видах организмов, а поворотная симметрия пятого порядка, запрещенная в кристаллографии, часто встречается в цветках многих растений, в вирусах и морских организмах. То есть общность соотношения золотой пропорции и «запрещенных симметрий» может являться признаком присутствия в строении квазикристаллов своеобразного «живого мотива», перекинутого между живым и неживым миром.