เกล็ดหิมะ 2 อันที่เหมือนกัน ทฤษฎีหิมะ: ไม่มีเกล็ดหิมะสองอันที่เหมือนกัน

มาดูกันว่าจะสามารถจัดได้อย่างไร

โมเลกุลของน้ำหนึ่งโมเลกุลคือออกซิเจนหนึ่งอะตอมและอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมเชื่อมต่อกัน เมื่อโมเลกุลของน้ำแช่แข็งจับกัน แต่ละโมเลกุลจะมีโมเลกุลที่ถูกล่ามไว้อีกสี่โมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียง โดยที่แต่ละโมเลกุลของจุดยอดจัตุรมุขเหนือแต่ละโมเลกุล สิ่งนี้ทำให้โมเลกุลของน้ำพับเป็นรูปตาข่าย: ตาข่ายคริสตัลหกเหลี่ยม (หรือหกเหลี่ยม) แต่น้ำแข็ง "ก้อน" ขนาดใหญ่เช่นเดียวกับที่พบในแหล่งสะสมของควอตซ์นั้นหายากมาก เมื่อคุณดูเครื่องชั่งและการกำหนดค่าที่เล็กที่สุด คุณจะพบว่าระนาบด้านบนและด้านล่างของโครงตาข่ายนี้อัดแน่นและเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา คุณมี "ขอบแบน" ทั้งสองด้าน โมเลกุลที่อยู่ด้านที่เหลือจะเปิดกว้างมากขึ้น และโมเลกุลของน้ำเพิ่มเติมจะจับกับพวกมันแบบสุ่มมากขึ้น โดยเฉพาะมุมหกเหลี่ยมมีมากที่สุด ความสัมพันธ์ที่อ่อนแอดังนั้นเราจึงสังเกตเห็นความสมมาตรหกเท่าในการเติบโตของคริสตัล



และการเติบโตของเกล็ดหิมะ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของผลึกน้ำแข็ง

โครงสร้างใหม่จะเติบโตในรูปแบบสมมาตรเดียวกัน โดยจะเพิ่มขึ้นในรูปแบบหกเหลี่ยมที่ไม่สมมาตรเมื่อถึงขนาดที่กำหนด ผลึกหิมะขนาดใหญ่และซับซ้อนมีลักษณะที่แตกต่างกันหลายร้อยลักษณะเมื่อมองด้วยกล้องจุลทรรศน์ คุณลักษณะหลายร้อยประการในบรรดาโมเลกุลน้ำประมาณ 10 19 โมเลกุลที่ประกอบเป็นเกล็ดหิมะโดยเฉลี่ย ตามข้อมูลของ Charles Knight แห่ง ศูนย์แห่งชาติการวิจัยบรรยากาศ สำหรับแต่ละฟังก์ชันเหล่านี้มีจำนวนนับล้าน สถานที่ที่เป็นไปได้ที่สามารถสร้างสาขาใหม่ได้ เกล็ดหิมะสามารถสร้างคุณสมบัติใหม่ได้กี่อย่างโดยไม่ต้องกลายเป็นคุณสมบัติอื่นจากหลายๆ อย่าง?

ทุกปี ทั่วโลกมีหิมะตกประมาณ 10 15 (สี่ล้านล้านล้านลูกบาศก์เมตร) และแต่ละลูกบาศก์เมตรมีเกล็ดหิมะประมาณหลายพันล้าน (10 9) ก้อน เนื่องจากโลกดำรงอยู่มาประมาณ 4.5 พันล้านปี จึงมีเกล็ดหิมะ 10,34 เกล็ดตกลงมาบนโลกตลอดประวัติศาสตร์ และคุณรู้หรือไม่ว่าจากมุมมองทางสถิติ เกล็ดหิมะสามารถมีคุณลักษณะการแตกแขนงที่แยกจากกันและสมมาตรได้มากเพียงใดและคาดว่าจะมีแฝด ณ จุดใดจุดหนึ่งในประวัติศาสตร์โลก แค่ห้า.. ในขณะที่เกล็ดหิมะธรรมชาติขนาดใหญ่และใหญ่จริงๆ มักจะมีเกล็ดหิมะหลายร้อยดวง



แม้จะอยู่ที่ระดับหนึ่งมิลลิเมตรในเกล็ดหิมะ คุณก็ยังสามารถเห็นความไม่สมบูรณ์ที่ยากต่อการทำซ้ำ

และในระดับที่ธรรมดาที่สุดเท่านั้นที่คุณจะเห็นเกล็ดหิมะสองอันที่เหมือนกันโดยไม่ตั้งใจ และถ้าคุณพร้อมที่จะลงไปแล้ว ระดับโมเลกุลสถานการณ์จะเลวร้ายลงมาก โดยทั่วไปแล้ว ออกซิเจนจะมีโปรตอน 8 ตัวและนิวตรอน 8 ตัว ในขณะที่อะตอมไฮโดรเจนจะมีโปรตอน 1 ตัวและนิวตรอน 0 ตัว แต่อะตอมออกซิเจน 1 ใน 500 อะตอมมี 10 นิวตรอน อะตอมไฮโดรเจน 1 ใน 5,000 อะตอมมี 1 นิวตรอน ไม่ใช่ 0 แม้ว่าคุณจะสร้างผลึกหิมะหกเหลี่ยมที่สมบูรณ์แบบ และในประวัติศาสตร์ทั้งหมดของโลก 10 ผลึกหิมะ 34 ได้ถูกนับแล้ว จะเพียงพอที่จะตกลงมาจนมีขนาดหลายพันโมเลกุล (น้อยกว่าความยาวของแสงที่ตามองเห็นได้) จึงจะพบโครงสร้างอันเป็นเอกลักษณ์ที่ดาวเคราะห์ดวงนี้ไม่เคยเห็นมาก่อน



แต่ถ้าคุณมองข้ามความแตกต่างของอะตอมและโมเลกุล และละทิ้ง "ธรรมชาติ" คุณก็มีโอกาส นักวิจัยเกล็ดหิมะ Kenneth Libbrecht จากแคลิฟอร์เนีย สถาบันเทคโนโลยีได้พัฒนาเทคนิคในการสร้าง "ฝาแฝดที่เหมือนกัน" ของเกล็ดหิมะ และถ่ายภาพเกล็ดหิมะเหล่านั้นโดยใช้กล้องจุลทรรศน์พิเศษที่เรียกว่า SnowMaster 9000

เติบโตเคียงข้างกันใน สภาพห้องปฏิบัติการเขาแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะสร้างเกล็ดหิมะสองอันที่แยกไม่ออก



เกล็ดหิมะสองอันที่เกือบจะเหมือนกันปลูกในห้องปฏิบัติการของคาลเทค

เกือบแล้ว พวกเขาจะแยกไม่ออกจากบุคคลที่มองด้วยตาตนเองผ่านกล้องจุลทรรศน์ แต่ความจริงแล้วจะไม่เหมือนกัน เช่นเดียวกับฝาแฝดที่เหมือนกัน พวกมันจะมีความแตกต่างมากมาย โดยจะมีตำแหน่งการจับกับโมเลกุลที่แตกต่างกัน คุณสมบัติการแตกแขนงที่แตกต่างกัน และยิ่งพวกมันมีขนาดใหญ่เท่าใด ความแตกต่างก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น นั่นเป็นสาเหตุที่เกล็ดหิมะเหล่านี้มีขนาดเล็กมาก แต่กล้องจุลทรรศน์นั้นทรงพลัง: พวกมันจะคล้ายกันมากขึ้นเมื่อพวกมันซับซ้อนน้อยลง



เกล็ดหิมะสองอันที่เกือบจะเหมือนกันปลูกในห้องทดลองที่คาลเทค

อย่างไรก็ตาม เกล็ดหิมะจำนวนมากก็มีความคล้ายคลึงกัน แต่หากคุณกำลังมองหาเกล็ดหิมะที่เหมือนกันจริงๆ ในระดับโครงสร้าง โมเลกุล หรืออะตอม ธรรมชาติจะไม่มีวันให้สิ่งนั้นแก่คุณ ความเป็นไปได้จำนวนนี้ไม่เพียงแต่ยอดเยี่ยมสำหรับประวัติศาสตร์ของโลกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประวัติศาสตร์ของจักรวาลด้วย หากคุณต้องการทราบว่าคุณต้องมีดาวเคราะห์กี่ดวงเพื่อให้ได้เกล็ดหิมะที่เหมือนกันสองดวงในประวัติศาสตร์จักรวาล 13.8 พันล้านปี คำตอบอยู่ในลำดับที่ 10 100000000000000000000000 เมื่อพิจารณาว่าจักรวาลที่สังเกตได้มีเพียง 10,80 อะตอม จึงไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่ง ใช่แล้ว เกล็ดหิมะมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวอย่างแท้จริง และนั่นเป็นการกล่าวอย่างอ่อนโยน

คำยืนยันที่นักเรียนทุกคนคุ้นเคยดีว่าไม่มีเกล็ดหิมะสองอันที่เหมือนกัน ได้ถูกตั้งคำถามซ้ำแล้วซ้ำเล่า แต่งานวิจัยอันเป็นเอกลักษณ์ของชาวแคลิฟอร์เนีย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเราสามารถสรุปคำถามของปีใหม่นี้ได้อย่างแท้จริง

หิมะก่อตัวขึ้นเมื่อหยดน้ำขนาดเล็กในก้อนเมฆดึงดูดอนุภาคฝุ่นและกลายเป็นน้ำแข็ง

ผลึกน้ำแข็งที่ปรากฏในตอนแรกมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 0.1 มม. ตกลงมาและเติบโตเนื่องจากการควบแน่นของความชื้นจากอากาศที่เกาะอยู่ สิ่งนี้ทำให้เกิดรูปแบบผลึกหกแฉก

เนื่องจากโครงสร้างของโมเลกุลของน้ำ จึงสามารถทำมุมระหว่างรังสีของคริสตัลได้เพียง 60° ถึง 120° ผลึกน้ำหลักมีรูปร่างเป็นรูปหกเหลี่ยมปกติในระนาบ จากนั้นคริสตัลใหม่จะสะสมอยู่บนจุดยอดของรูปหกเหลี่ยมดังกล่าว และคริสตัลใหม่ก็จะถูกสะสมไว้บนนั้น และนี่คือวิธีที่ทำให้ได้ดาวเกล็ดหิมะรูปทรงต่างๆ

ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย Kenneth Libbrecht ประกาศผลการวิจัยหลายปีโดยกลุ่มวิทยาศาสตร์ของเขา “ถ้าคุณเห็นสองคน เกล็ดหิมะที่เหมือนกัน– พวกเขายังคงแตกต่างกัน!” - ศาสตราจารย์กล่าว

ลิบเบรชต์พิสูจน์ว่าในองค์ประกอบของโมเลกุลหิมะ สำหรับออกซิเจนทุกๆ ห้าร้อยอะตอมที่มีมวล 16 กรัม/โมล จะมีหนึ่งอะตอมที่มีมวล 18 กรัม/โมล

โครงสร้างของพันธะของโมเลกุลกับอะตอมดังกล่าวเป็นไปตามที่มันแนะนำ นับไม่ถ้วนตัวเลือกการเชื่อมต่อภายใน ตาข่ายคริสตัล.

กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากเกล็ดหิมะสองอันมีลักษณะเหมือนกันจริงๆ แสดงว่าตัวตนของพวกมันยังคงต้องได้รับการตรวจสอบในระดับจุลทรรศน์

การศึกษาคุณสมบัติของหิมะ (และโดยเฉพาะเกล็ดหิมะ) ไม่ใช่การเล่นของเด็ก ความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของหิมะและเมฆหิมะเป็นสิ่งสำคัญมากในการสำรวจ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ.

สวัสดีทุกคน! ฉันคือมาเรีย แต่สำหรับคนของฉันเอง ฉันคือมาริค ตลอดชีวิตฉันเชื่อในปาฏิหาริย์และเวทมนตร์ และฉันก็ยังเชื่ออยู่ แม้ว่าหลายคนจะปฏิเสธเรื่องนี้ก็ตาม ฉันจึงอยากเล่าเรื่องนี้ให้ทุกคนฟัง เอาล่ะมาเริ่มกันเลย...

วันนี้เป็นวันที่ 31 ธันวาคม ปีใหม่...ฉันมีความปรารถนาอยู่หนึ่งข้อ ฉันต้องการเพื่อน ฉันอายุ 10 ขวบ และตลอดเวลานี้ฉันมีแฟนคนหนึ่ง แต่เมื่อสองเดือนก่อนเธอย้ายออกไป และฉันก็เหงามาก ความจริงก็คือฉันโตมาเป็นสาวขี้อายและขี้อาย ฉันไม่สามารถลุกขึ้นมาคุยกับใครได้เลย ในขณะเดียวกันก็ไม่มีใครอยากรู้จักฉัน... ยกเว้น Senka (เธอชื่อ Ksenia) เธอสนับสนุนและให้กำลังใจฉันเสมอ แต่เธอจากไปและนอกจากความเศร้าโศกแล้ว ฉันยังเหลือความปรารถนาอย่างยิ่งที่จะหาเพื่อน

อีกไม่นานก็จะเที่ยงคืนแล้วและฉันก็ขอพรได้! ฉันกำลังนั่งอยู่ในครัวกับพ่อแม่และพี่ชาย อเล็กซานเดอร์อายุ 16 ปีแล้ว ฉันเรียกเขาว่าอลิก มันเริ่มต้นตั้งแต่สมัยเด็กๆ ตอนที่ฉันออกเสียงตัว “R” ไม่ได้ และเขาไม่ชอบให้ใครเรียกว่า Sasha...

ในที่สุดท่านประธานก็กล่าวสุนทรพจน์... นาฬิกาเริ่มตีเวลาเที่ยงคืน... ผมขอพรตามกฎทุกประการ... และผมตัดสินใจปฏิบัติตามประเพณีปีใหม่ที่พ่อแม่บอกผม ขณะที่นาฬิกาตีสี่สิบสอง ฉันก็รีบเขียนความปรารถนาอันเป็นที่รักที่สุดลงบนกระดาษ เผามันและดื่มน้ำผลไม้พร้อมขี้เถ้า และฉันเชื่อว่าความปรารถนานี้จะเป็นจริงอย่างแน่นอนเพราะทุกความฝันเป็นจริงอย่างแน่นอน!

หนึ่งชั่วโมงผ่านไปตั้งแต่นั้นมา ฉันนั่งบนขอบหน้าต่างและมองออกไปนอกหน้าต่าง อาลิคเข้ามาหาฉัน

มาริค คุณกำลังทำอะไรอยู่? เฮ้ออกไปข้างนอก!

แต่เราควรจะไปทีหลังหน่อยดีไหม?

พ่อแม่ของฉันอนุญาตให้ฉันออกไปเร็ว และพวกเขาจะขึ้นมาในประมาณ 10 นาที เอาล่ะ ไปเล่นหิมะกันเถอะ!

ผ่านไป 5 นาที เราก็วิ่งลงบันไดไป พี่ชายของฉันก็วิ่งไปก่อนเช่นเคย เขาเอาชนะฉันได้เกือบทุกเกม เขาไม่เคยยอมฉันเลยแม้แต่น้อย แต่นี่คือสิ่งที่ดีที่สุด “หากคุณต้องการก้าวข้ามใครสักคนหรือกลายเป็นผู้ที่ดีที่สุด จงต่อสู้กับคู่ต่อสู้ที่เหนือกว่าคุณ!” นั่นคือสิ่งที่อาลิคพูดอยู่เสมอ

เอาละน้องสาว ฉันชนะแล้ว! และคุณเติมเต็มความปรารถนาของฉัน!

ทำไมเป็นเช่นนี้?

เพราะฉันชนะ! และตามเงื่อนไขของข้อพิพาทของเรา ผู้แพ้ก็สมหวังตามความปรารถนาของผู้ชนะ

ความปรารถนาของคุณในครั้งนี้คืออะไร?

และตอนนี้ฉันก็ตกหลุมรักกลอุบายของเขา เมื่อเราเล่นอะไรบางอย่าง เราทำข้อตกลงนี้ ฉันทำตามความปรารถนาและความตั้งใจของเขาหลายครั้งจนฉันเหนื่อย

และเขาจะได้รับประโยชน์จากความปรารถนาของฉันเท่านั้น ครั้งหนึ่งเขาแพ้หมากรุกให้ฉันและฉันสั่งให้เขาสารภาพความรู้สึกกับผู้หญิงคนนั้น เขาทำมันและเธอก็ตอบแทน เขาจึงมีแฟนแล้ว

คุณต้องหาเพื่อนอย่างน้อยหนึ่งคนภายในหนึ่งสัปดาห์ และหลังจากนั้นก็แนะนำให้เขารู้จักกับฉัน!

หลังจากนั้นพี่ชายของฉันก็ยิ้มอย่างพอใจและโปรยก้อนหิมะมาที่ฉัน เราเลยโปรยหิมะใส่กัน นานมาก ก็ไม่รู้เหมือนกันว่านานแค่ไหนแต่ก็ดีใจและหัวเราะไปกับเขาด้วย เห็นได้ชัดว่าฉันคิดผิด ฉันไม่เพียงมี Senka เท่านั้น แต่ยังมี Alik ด้วย

พอแล้วฉันเหนื่อย! - ฉันสะอื้น

ไม่เป็นไร เรามากลิ้งไปรอบๆ หิมะกันเถอะ

เสียงแหลมของฉันคงได้ยินไปทั่วทั้งบริเวณ เรานอนอยู่รอบๆ และสร้างนางฟ้า เราไม่ได้สังเกตด้วยซ้ำว่าพ่อแม่ของเรามาร่วมงานกับเราอย่างไร เราร่วงหล่นลงมาบนหิมะด้วยกัน

พ่อกับอาลิคจุดไฟเผากล่องไฟแล้วรีบวิ่งมาหาเรา แสงต่างๆ ปรากฏขึ้นบนท้องฟ้า มีสีแดง เขียว น้ำเงิน เหลือง ม่วง มันสวยงามมาก! น่าเสียดายที่สิ่งดีๆ ทั้งหลายต้องจบลง หลังจากดอกไม้ไฟเราก็กลับบ้าน ก่อนจะหลับตาลงฉันก็หลับไป

เป็นเวลานานแล้วที่ฉันตื่นอยู่ท่ามกลางแสงตะวันอันเจิดจ้าที่ส่องผ่านใบหน้าของฉัน เมื่อฉันลืมตาขึ้นมาในตอนแรกฉันไม่อยากจะเชื่อเลย! มีเกล็ดหิมะจริง ๆ วางอยู่บนหมอนตรงหน้าฉัน! มันเป็นห้าแฉกเหมือนดาว แต่ละรังสีมี "กิ่งก้าน" สองกิ่ง และด้านบน - มีสี่คน! เกล็ดหิมะนั้นงดงามและงดงามมากจนฉันไม่สามารถละสายตาไปได้

สวัสดี! - จู่ๆ เธอก็พูดขึ้น

คุณกำลังพูด? แต่อย่างไร? แล้วทำไมคุณไม่ละลายล่ะ?

ฉันกำลังพูด! ฉันวิเศษ! คุณปู่ฟรอสต์ส่งฉันมาที่นี่ คุณคือคนที่อธิษฐานว่า "ฉันต้องการเพื่อน" และข้อความนี้ก็ส่งตรงถึงเขาแล้ว! ฉันจะช่วยคุณหาเพื่อน! ฉันชื่อ Snezhka แล้วคุณล่ะ? ใช่แล้ว และไม่มีใครเหมือนฉัน จำไว้!

และฉันชื่อมาริค! ยินดีที่ได้รู้จัก.

ทำไมคุณถึงเศร้ามาริค? ทำไมคุณถึงเป็นเพื่อนกับใครไม่ได้เลย?

ฉันแค่ขี้อายมาก...

ชัดเจนว่าคุณไม่มีความกล้าหาญ! และนั่นคือทั้งหมดเหรอ?

Snezhka หัวเราะด้วยเสียงที่ดังและบางของเธอซึ่งทำให้ฉันนึกถึงเสียงระฆังเล็ก ๆ ที่ดังขึ้น

มันไม่ง่ายเลย และปัญหาของฉันคือเพราะทะเลาะกับพี่ชาย ฉันจึงต้องไปหาเพื่อนในหนึ่งสัปดาห์

เราจะพบพวกเขาในสักวันหนึ่ง! เอาล่ะ เตรียมตัวออกไปข้างนอกกันเถอะ! ฉันเห็นว่าคุณเป็นผู้หญิงใจดีฉันเลยจะช่วยคุณ!

ฉันเข้าไปในครัวและสังเกตเห็นพี่ชายของฉัน

คุณกำลังจะไปไหน

ไปเดทอย่าเบื่อนะน้องสาว! ลาก่อน! และขอให้โชคดีในการหาเพื่อน!

ลาก่อน! ขอให้โชคดีในวันที่ของคุณ!

ประตูปิดตามหลังพี่ชายของฉัน และฉันก็ไปกินข้าวเช้าและเตรียมตัวออกไปข้างนอก

ฉันหอมแก้มพ่อแล้วเริ่มลงบันได

มาริค ไปที่ไซต์สิ!

ทำไมล่ะ สโนว์บอล?

มันจะง่ายที่สุดที่จะพบใครสักคนที่นั่น

หลังจากคำพูดเหล่านี้ ฉันก็ค่อยๆ เดินย่ำไปทางชิงช้าในสนามเด็กเล่น เมื่อฉันเข้าใกล้ ฉันก็เริ่มขี่ทันที และเกล็ดหิมะก็บอกฉันถึงแผนปฏิบัติการ

เอาล่ะ ลงมือทำกันตรงๆ เลย! คุณจะคุยกับคนแรกที่เข้าสู่เว็บไซต์นี้! และไม่สำคัญว่าจะเป็นใคร เด็กชายหรือเด็กหญิง ไม่ว่าคุณจะรู้จักเขาหรือไม่ก็ตาม! มันชัดเจน?

เอ่อ โอเค” ฉันพึมพำ

เรารอประมาณห้านาที เด็กผู้หญิงอายุเท่าฉันเดินผ่านประตู Snezhka ส่งฉันไปหาเธอทันที

สวัสดี ฉันชื่อมาริค! คุณชื่ออะไร?

“คุณต้องการอะไร” คนแปลกหน้าพึมพำ

มาเป็นเพื่อนกันไหม?

รู้จักกันเหมือนตอนอนุบาล ขออภัย ฉันไม่ยุ่งกับเรื่องเล็กๆ น้อยๆ!

เธอรีบถอยห่างจากฉันและนั่งลงบนม้านั่ง และฉันก็เดินไปบนชิงช้า

อย่าอารมณ์เสีย! ตอนนี้เรามาลองอีกครั้ง!

ดังนั้นฉันจึงลองอีกสามครั้ง แต่มันก็ไร้ประโยชน์ทั้งหมด ฉันจึงกลับบ้านไปดื่มชาร้อน

ในช่วงเย็นระหว่างรับประทานอาหารเย็น ทุกคนถามว่า “สบายดีไหม?” ซึ่งฉันตอบเพียงว่า: “คราวหน้าขอให้โชคดีกว่านี้” ไม่ว่ายังไงฉันก็จะไม่ยอมแพ้เพราะฉันสัญญากับพี่ชายของฉันแล้วและเกล็ดหิมะก็อยู่ที่นี่ไม่ใช่เพื่ออะไร ฉันก็เหนื่อยกับการอยู่คนเดียวตลอดไปเช่นกัน

เช้าวันรุ่งขึ้น เกล็ดหิมะปลุกฉันด้วยเสียงกริ่งของมัน

ลุกขึ้นและส่องแสง! การผจญภัยครั้งใหม่รอเราอยู่! วันนี้พี่ชายของคุณจะไปลานสเก็ตและเขาจะพาคุณไปด้วยอย่างแน่นอน!

คุณได้สิ่งนี้มาจากไหน?

ก็แค่... ฉันฝากข้อความไว้ให้เขาในนามของคุณ

โน้ตแบบไหน?

คุณอยากไปลานสเก็ตแน่นอน คุณต้องพักผ่อนจริงๆ

หลังจากคำพูดของเธอ อาลิคก็บินเข้าไปในห้อง

มาริค คุณยังนอนอยู่หรือเปล่า? ลุกขึ้นมา เราจะไปเล่นสเก็ตกัน!

ครึ่งชั่วโมงต่อมาเราก็ออกเดินทางแล้ว ระหว่างทางไปลานสเก็ตเราคุยกันเรื่องแฟนสาวของเขา วิธีที่พวกเขาเริ่มออกเดท และการออกเดตของพวกเขา พี่ชายเชื่อใจฉันจึงเล่าเรื่องตัวเองให้ฟังทุกอย่าง เมื่อเรามาถึง เราก็หยิบรองเท้าสเก็ตและไปเล่นสเก็ต เราหมุนตัวล้มและสนุกกัน เราใช้เวลาทั้งวันด้วยกัน และฉันก็เข้าใจอะไรบางอย่าง...

อลิก ฉันเข้าใจ ฉันไม่ต้องการเพื่อน ฉันมีเธอ!

มาริค แน่นอนว่าฉันรู้สึกขอบคุณ แต่คุณคิดผิด! ฉันเป็นพี่ใหญ่ของคุณ และเป็นเพื่อน มันดำเนินไปโดยไม่บอกกล่าว แต่คุณควรจะมีเพื่อนคนอื่นนอกจากฉัน ขาดพวกเขาไม่ได้! ไม่เช่นนั้นสักวันคุณจะเหงาและเบื่อ แต่คุณยังเหลือเวลาอีกห้าวันเต็ม!

ใช่ ฉันเข้าใจ

ฉันจึงใช้เวลาทั้งวันกับอาลิค เวลาที่เหลือฉันใช้เวลาอยู่ที่บ้าน Snezhka ให้กำลังใจฉันอย่างดีที่สุดเท่าที่จะทำได้ และหลังจากการชักจูงของเธอ ในที่สุดฉันก็ออกไปข้างนอกเป็นครั้งสุดท้ายในช่วงวันหยุด

ดูสิ เด็กคนนั้นกำลังมาหาคุณ หากเขาคุยกับคุณอย่ากลัวและกล้าหาญ!

ฉันมองไปที่เด็กคนนั้น และแท้จริงแล้วเขากำลังเดินเข้ามาหาฉัน

สวัสดี ฉันชื่อบอริยา! คุณชื่ออะไร?

ฉัน? ฉันชื่อมาเรีย แต่คุณพูดได้แค่ว่ามาริคเท่านั้น

โอเค มาริค มาเป็นเพื่อนกันไหม? แค่ฉันเพิ่งย้ายมาและป่วยไม่นาน ฉันเห็นคุณผ่านหน้าต่างทุกวัน และคุณสนุกกับผู้ชายของคุณในวันส่งท้ายปีเก่าได้อย่างไร ฉันอยากเป็นเพื่อนกับคุณทันที และเมื่อวานตอนที่ฉันออกไปพบคุณ คุณก็ไม่อยู่อีกต่อไปแล้ว แต่วันนี้คุณอยู่ที่นี่ บางทีเราอาจเป็นเพื่อนกันได้?

เอาล่ะ! ฉันดีใจที่ได้

ดังนั้นเราจึงใช้เวลาทั้งวันกับเพื่อนใหม่ของฉัน ตอนเย็นฉันแนะนำให้เขารู้จักกับพี่ชายของฉัน แต่เมื่อฉันกลับมาถึงบ้าน ฉันไม่เห็น Snezhka อีกต่อไป

ตั้งแต่นั้นมาทุกปีฉันจะขอพรเพียงข้อเดียวเท่านั้น ฉันอยากเห็นสโนว์ เวลาผ่านไป แต่เกล็ดหิมะไม่ปรากฏอีกต่อไป

ฉันอายุ 15 ปี ฉันมองผ่านลวดลายที่เยือกเย็นออกไปนอกหน้าต่างไปที่สนามหญ้า เช่นเดียวกับครั้งแรกที่เราพบกับเกล็ดหิมะ แสงอาทิตย์ส่องตรงเข้าตาของฉัน ทันใดนั้นฉันก็ได้ยินเสียงเรียกของเธออีกครั้ง

สโนว์บอล? คุณล่ะ? แต่อย่างไร?

ฉันเอง! อะไรนะ ไม่เชื่อเหรอ? เอาล่ะ บอกฉันหน่อยว่าคุณเป็นยังไงบ้าง? Borya เป็นอะไรไป? เพราะฉันต้องบินจึงแวะพักสักครู่

ทุกอย่างยอดเยี่ยมมาก! ขอบคุณคุณทำให้ฉันมีเพื่อนมากมาย และตอนนี้เรากำลังพบกับ Borya! อีกอย่างพี่ชายขอแฟน! ขอบคุณมากสำหรับทุกสิ่ง!

ฉันดีใจกับคุณ! ฉันอยากจะบอกลาเธอเพราะว่าใน ครั้งสุดท้ายมันไม่ได้ผล ลาก่อนมาริค! ฉันสัญญาว่าจะไม่ลืมคุณ!

ลาก่อน! และฉันสัญญา สโนว์...

ฉันแทบจะกระซิบประโยคสุดท้าย ภาพเกล็ดหิมะที่ฉันจำได้เมื่อห้าปีที่แล้วปั่นป่วนอยู่ในหัวของฉัน และนั่นคือสิ่งที่ฉันเห็นในวันนี้ ฉันรู้ว่าเกล็ดหิมะของฉันกำลังบินมาหาฉัน... ท้ายที่สุดแล้ว ไม่มีเกล็ดหิมะที่เหมือนกันเลย

นี่คือปาฏิหาริย์เล็กๆ น้อยๆ เวทมนตร์เล็กๆ ที่ช่วยให้ฉันได้พบเพื่อน อย่างไรก็ตาม Borya เป็นสามีของฉัน และตอนนี้เรามีลูกสองคนแล้ว ฉันมักจะเล่าเรื่องนี้ให้พวกเขาฟัง เรายังคงสื่อสารกับ Senka ต่อไป

ผู้คนเชื่อในปาฏิหาริย์! พวกเขาจะทำให้คุณมีความสุขมากขึ้น! ขอบคุณ Snezka ชีวิตของฉันจึงสดใสและเป็นบวก

นี่คือจุดที่เรื่องราวของฉันจบลง ฉันหวังว่าผู้อ่านจะเข้าใจฉันและหยุดปฏิเสธสิ่งที่ชัดเจน และหันมามีน้ำใจและสนุกสนานมากขึ้นเป็นการตอบแทน! เชื่อในปาฏิหาริย์แล้วสิ่งเหล่านั้นจะเกิดขึ้นจริงอย่างแน่นอน!

คุณเคยได้ยินวลีที่ว่า “เกล็ดหิมะนี้พิเศษ” ไหม เพราะโดยปกติแล้วจะมีจำนวนมากและล้วนสวยงาม มีเอกลักษณ์ และน่าหลงใหลหากมองใกล้ ๆ โบราณว่ากันว่าเกล็ดหิมะแต่ละอันไม่เหมือนกัน แต่นั่นจริงหรือ? คุณจะประกาศสิ่งนี้โดยไม่ดูเกล็ดหิมะที่ตกลงมาทั้งหมดได้อย่างไร? ทันใดนั้น เกล็ดหิมะที่ไหนสักแห่งในมอสโกก็ไม่ต่างจากเกล็ดหิมะที่ไหนสักแห่งในเทือกเขาแอลป์

เพื่อพิจารณาประเด็นนี้ด้วย จุดทางวิทยาศาสตร์ในแง่ของมุมมอง เราจำเป็นต้องรู้ว่าเกล็ดหิมะเกิดขึ้นได้อย่างไร และความน่าจะเป็น (หรือไม่น่าจะเป็นไปได้) ที่จะเกิดเกล็ดหิมะสองอันที่เหมือนกันคืออะไร

เกล็ดหิมะที่ถ่ายโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงทั่วไป

แกนกลางของเกล็ดหิมะเป็นเพียงโมเลกุลของน้ำที่เกาะติดกันเป็นของแข็ง การกำหนดค่าเหล่านี้ส่วนใหญ่มีความสมมาตรแบบหกเหลี่ยม สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับวิธีที่โมเลกุลของน้ำมีมุมพันธะจำเพาะ ซึ่งถูกกำหนดโดยฟิสิกส์ของอะตอมออกซิเจน ไฮโดรเจนสองอะตอม และ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า- สามารถสื่อสารระหว่างกันได้ ผลึกหิมะด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ง่ายที่สุดที่สามารถตรวจสอบได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์คือขนาดหนึ่งในล้านของเมตร (1 ไมครอน) และอาจมีรูปร่างที่เรียบง่ายมาก เช่น แผ่นคริสตัลหกเหลี่ยม ความกว้างของมันอยู่ที่ประมาณ 10,000 อะตอม และยังมีอะตอมอื่นๆ อีกมากที่คล้ายคลึงกัน

ตามข้อมูลใน Guinness Book of World Records Nancy Knight แห่งศูนย์วิจัยบรรยากาศแห่งชาติค้นพบเกล็ดหิมะที่เหมือนกันสองอันโดยบังเอิญขณะตรวจดูผลึกหิมะในช่วงที่เกิดพายุหิมะในรัฐวิสคอนซินขณะถือกล้องจุลทรรศน์ แต่เมื่อตัวแทนรับรองว่าเกล็ดหิมะสองอันมีความเหมือนกัน พวกเขาสามารถหมายความว่าเกล็ดหิมะนั้นเหมือนกันกับความแม่นยำของกล้องจุลทรรศน์เท่านั้น เมื่อฟิสิกส์ต้องการให้สองสิ่งที่เหมือนกัน สิ่งเหล่านั้นจะต้องเหมือนกันลงไปถึงอนุภาคมูลฐาน ซึ่งหมายความว่า:

• คุณต้องการอนุภาคเดียวกัน
• ในการกำหนดค่าเดียวกัน
• ด้วยการเชื่อมต่อเดียวกัน
• ในระบบมหภาคสองระบบที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

มาดูกันว่าจะสามารถจัดได้อย่างไร

โมเลกุลของน้ำ 1 โมเลกุลคือออกซิเจน 1 อะตอมและไฮโดรเจน 2 อะตอมที่เชื่อมติดกัน เมื่อโมเลกุลของน้ำแช่แข็งจับกัน แต่ละโมเลกุลจะมีโมเลกุลที่ถูกล่ามไว้อีกสี่โมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียง โดยที่แต่ละโมเลกุลของจุดยอดจัตุรมุขเหนือแต่ละโมเลกุล สิ่งนี้ทำให้โมเลกุลของน้ำพับเป็นรูปตาข่าย: ตาข่ายคริสตัลหกเหลี่ยม (หรือหกเหลี่ยม) แต่น้ำแข็ง "ก้อน" ขนาดใหญ่เช่นเดียวกับที่พบในแหล่งสะสมของควอตซ์นั้นหายากมาก เมื่อคุณดูเครื่องชั่งและการกำหนดค่าที่เล็กที่สุด คุณจะพบว่าระนาบด้านบนและด้านล่างของโครงตาข่ายนี้อัดแน่นและเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา คุณมี "ขอบแบน" ทั้งสองด้าน โมเลกุลที่อยู่ด้านที่เหลือจะเปิดกว้างมากขึ้น และโมเลกุลของน้ำเพิ่มเติมจะจับกับพวกมันแบบสุ่มมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มุมหกเหลี่ยมมีพันธะที่อ่อนแอที่สุด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเราจึงสังเกตเห็นความสมมาตรหกเท่าในการเติบโตของคริสตัล

โครงสร้างใหม่จะเติบโตในรูปแบบสมมาตรเดียวกัน โดยจะเพิ่มขึ้นในรูปแบบหกเหลี่ยมที่ไม่สมมาตรเมื่อถึงขนาดที่กำหนด ผลึกหิมะขนาดใหญ่และซับซ้อนมีลักษณะที่แตกต่างกันหลายร้อยลักษณะเมื่อมองด้วยกล้องจุลทรรศน์ คุณสมบัติหลายร้อยอย่างเป็นหนึ่งในโมเลกุลของน้ำประมาณ 1,019 โมเลกุลที่ประกอบเป็นเกล็ดหิมะทั่วไป ตามข้อมูลของ Charles Knight แห่งศูนย์วิจัยบรรยากาศแห่งชาติ สำหรับแต่ละฟังก์ชันเหล่านี้ มีสถานที่ที่เป็นไปได้นับล้านที่สามารถสร้างสาขาใหม่ได้ เกล็ดหิมะสามารถสร้างคุณสมบัติใหม่ได้กี่อย่างโดยไม่ต้องกลายเป็นคุณสมบัติอื่นจากหลายๆ อย่าง?

ทุกปี จะมีหิมะตกประมาณ 1,015 (สี่ล้านล้าน) ลูกบาศก์เมตรทั่วโลก และแต่ละลูกบาศก์เมตรมีเกล็ดหิมะประมาณหลายพันล้าน (109) ก้อน เนื่องจากโลกดำรงอยู่มาประมาณ 4.5 พันล้านปี จึงมีเกล็ดหิมะ 1,034 เกล็ดตกลงมาบนโลกตลอดประวัติศาสตร์ และคุณรู้หรือไม่ว่าจากมุมมองทางสถิติ เกล็ดหิมะสามารถมีคุณลักษณะการแตกแขนงที่แยกจากกันและสมมาตรได้มากเพียงใดและคาดว่าจะมีแฝด ณ จุดใดจุดหนึ่งในประวัติศาสตร์โลก แค่ห้า.. ในขณะที่เกล็ดหิมะธรรมชาติขนาดใหญ่และใหญ่จริงๆ มักจะมีเกล็ดหิมะหลายร้อยดวง

แม้จะอยู่ที่ระดับหนึ่งมิลลิเมตรในเกล็ดหิมะ คุณก็ยังสามารถเห็นความไม่สมบูรณ์ที่ยากต่อการทำซ้ำ

และในระดับที่ธรรมดาที่สุดเท่านั้นที่คุณจะเห็นเกล็ดหิมะสองอันที่เหมือนกันโดยไม่ตั้งใจ และถ้าคุณเต็มใจลงลึกถึงระดับโมเลกุล สถานการณ์ก็จะยิ่งแย่ลงไปอีก โดยทั่วไปแล้ว ออกซิเจนจะมีโปรตอน 8 ตัวและนิวตรอน 8 ตัว ในขณะที่อะตอมไฮโดรเจนจะมีโปรตอน 1 ตัวและนิวตรอน 0 ตัว แต่อะตอมออกซิเจน 1 ใน 500 มี 10 นิวตรอน อะตอมไฮโดรเจน 1 ใน 5,000 อะตอมมี 1 นิวตรอน ไม่ใช่ 0 แม้ว่าคุณจะสร้างผลึกหิมะหกเหลี่ยมที่สมบูรณ์แบบและในประวัติศาสตร์ทั้งหมดของโลกมีการนับผลึกหิมะ 1,034 อันก็เพียงพอแล้ว ให้เหลือขนาดโมเลกุลไม่กี่พันโมเลกุล (น้อยกว่าความยาวของแสงที่มองเห็นได้) เพื่อค้นหาโครงสร้างอันเป็นเอกลักษณ์ที่ดาวเคราะห์ดวงนี้ไม่เคยเห็นมาก่อน

แต่ถ้าคุณมองข้ามความแตกต่างของอะตอมและโมเลกุล และละทิ้ง "ธรรมชาติ" คุณก็มีโอกาส นักวิจัยเกล็ดหิมะ Kenneth Libbrecht จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียได้พัฒนาเทคนิคในการสร้าง "ฝาแฝดที่เหมือนกัน" ของเกล็ดหิมะและถ่ายภาพพวกมันโดยใช้กล้องจุลทรรศน์พิเศษที่เรียกว่า SnowMaster 9000

อย่างไรก็ตาม เกล็ดหิมะจำนวนมากก็มีความคล้ายคลึงกัน แต่หากคุณกำลังมองหาเกล็ดหิมะที่เหมือนกันจริงๆ ในระดับโครงสร้าง โมเลกุล หรืออะตอม ธรรมชาติจะไม่มีวันให้สิ่งนั้นแก่คุณ ความเป็นไปได้จำนวนนี้ไม่เพียงแต่ยอดเยี่ยมสำหรับประวัติศาสตร์ของโลกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประวัติศาสตร์ของจักรวาลด้วย หากคุณต้องการทราบว่าคุณต้องมีดาวเคราะห์กี่ดวงเพื่อให้ได้เกล็ดหิมะที่เหมือนกันสองดวงในประวัติศาสตร์จักรวาล 13.8 พันล้านปี คำตอบอยู่ในลำดับที่ 101000000000000000000000000 เนื่องจากในจักรวาลที่สังเกตได้มีอะตอมเพียง 1,080 อะตอม จึงไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่ง . ใช่แล้ว เกล็ดหิมะมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวอย่างแท้จริง และนั่นเป็นการกล่าวอย่างอ่อนโยน

ผู้บุกเบิกการศึกษา "ทฤษฎีหิมะ" คือเกษตรกรหนุ่ม วิลสัน อลิสัน เบนท์ลีย์ ซึ่งมีชื่อเล่นว่า "เกล็ดหิมะ" ตั้งแต่วัยเด็ก เขาถูกดึงดูดด้วยคริสตัลรูปทรงแปลกตาที่ตกลงมาจากท้องฟ้า ในตัวเขา บ้านเกิดในเมืองเจริโคทางตอนเหนือของสหรัฐอเมริกา หิมะตกเป็นประจำ และวิลสันในวัยเยาว์ใช้เวลาส่วนใหญ่นอกการศึกษาเกล็ดหิมะ

วิสลอน "สโนว์เฟลกส์" เบนท์ลีย์

เบนท์ลีย์ปรับกล้องให้เข้ากับกล้องจุลทรรศน์ที่แม่ของเขามอบให้ในวันเกิดปีที่ 15 และพยายามจับภาพเกล็ดหิมะ แต่การปรับปรุงเทคโนโลยีใช้เวลาเกือบห้าปี - เฉพาะในวันที่ 15 มกราคม พ.ศ. 2428 เท่านั้นที่ได้ภาพที่ชัดเจนภาพแรก

ตลอดชีวิตของเขา Wilson ถ่ายภาพเกล็ดหิมะที่แตกต่างกัน 5,000 ชิ้น เขาไม่เคยหยุดที่จะชื่นชมความงามของผลงานชิ้นเล็ก ๆ ของธรรมชาติเหล่านี้ เบนท์ลีย์ทำงานร่วมกับเพื่อให้ได้ผลงานชิ้นเอกของเขา อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์โดยวางเกล็ดหิมะแต่ละอันที่พบบนพื้นหลังสีดำ

ผลงานของวิลสันได้รับการยกย่องอย่างสูงจากทั้งนักวิทยาศาสตร์และศิลปิน เขามักจะได้รับเชิญไปพูดที่ การประชุมทางวิทยาศาสตร์หรือลงรูปใน หอศิลป์- น่าเสียดายที่ Bentley เสียชีวิตเมื่ออายุ 65 ปีด้วยโรคปอดบวม โดยไม่เคยพิสูจน์ได้ว่าเกล็ดหิมะแต่ละอันไม่เหมือนกัน

กระบอง "ทฤษฎีหิมะ" ถูกหยิบขึ้นมาในอีกหนึ่งร้อยปีต่อมาโดย Nancy Knight นักวิจัยจากศูนย์วิจัยบรรยากาศแห่งชาติ ในบทความที่ตีพิมพ์ในปี 1988 เธอได้พิสูจน์สิ่งที่ตรงกันข้าม - เกล็ดหิมะที่เหมือนกันสามารถมีอยู่ได้และควรมีอยู่!

ดร. ไนท์พยายามจำลองกระบวนการสร้างเกล็ดหิมะในห้องปฏิบัติการ ในการทำเช่นนี้ เธอได้ปลูกผลึกน้ำขึ้นมาหลายอัน ทำให้พวกเขาต้องผ่านกระบวนการทำความเย็นยิ่งยวดและความอิ่มตัวยิ่งยวดแบบเดียวกัน จากการทดลองของเธอ เธอสามารถได้รับเกล็ดหิมะที่เหมือนกันทุกประการ

ไกลออกไป การสังเกตภาคสนามและการประมวลผลข้อผิดพลาดจากการทดลองทำให้ Nancy Knight อ้างว่าการเกิดเกล็ดหิมะที่เหมือนกันนั้นเป็นไปได้และถูกกำหนดโดยทฤษฎีความน่าจะเป็นเท่านั้น หลังจากรวบรวมแคตตาล็อกเปรียบเทียบของคริสตัลสวรรค์ อัศวินสรุปว่าเกล็ดหิมะมีความแตกต่าง 100 สัญญาณ ดังนั้น, ปริมาณรวมตัวเลือก รูปร่างคือ 100! เหล่านั้น. เกือบ 10 ยกกำลัง 158

จำนวนผลลัพธ์นั้นใหญ่เป็นสองเท่าของจำนวนอะตอมในจักรวาล! แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าความบังเอิญเป็นไปไม่ได้เลย ดร. ไนท์สรุปในงานของเขา

และตอนนี้ - งานวิจัยใหม่เกี่ยวกับ "ทฤษฎีหิมะ" เมื่อเร็ว ๆ นี้ศาสตราจารย์ฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย Kenneth Libbrecht ได้ประกาศผลการวิจัยหลายปีโดยกลุ่มวิทยาศาสตร์ของเขา “ถ้าคุณเห็นเกล็ดหิมะสองอันที่เหมือนกัน พวกมันก็ยังคงแตกต่างกัน!” - ศาสตราจารย์กล่าว

ลิบเบรชต์พิสูจน์ว่าในองค์ประกอบของโมเลกุลหิมะ สำหรับออกซิเจนทุกๆ ห้าร้อยอะตอมที่มีมวล 16 กรัม/โมล จะมีหนึ่งอะตอมที่มีมวล 18 กรัม/โมล โครงสร้างของพันธะของโมเลกุลกับอะตอมเช่นนี้ทำให้มีตัวเลือกมากมายสำหรับการเชื่อมต่อภายในโครงตาข่ายคริสตัล กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากเกล็ดหิมะสองอันมีลักษณะเหมือนกันจริงๆ แสดงว่าตัวตนของพวกมันยังคงต้องได้รับการตรวจสอบในระดับจุลทรรศน์

การศึกษาคุณสมบัติของหิมะ (และโดยเฉพาะเกล็ดหิมะ) ไม่ใช่การเล่นของเด็ก ความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของหิมะและเมฆหิมะเป็นสิ่งสำคัญมากในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และคุณสมบัติบางอย่างที่แปลกและยังไม่ได้สำรวจของน้ำแข็งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้จริง