Божественная симметрия

Уравновешенное, гармоничное соотношение пропорций, попросту говоря, симметрия в нашем представлении тесно связана с понятием красоты. Это подкреплено бесчисленными свидетельствами авторитетов, и в том числе такого знатока красоты, как древнегреческий ваятель Поликлет, созданиями которого человечество восхищается уже не одну тысячу лет.

Не случайно христиане и представители других религий, изображая бога как символ вечной истины и справедливости, чтобы подчеркнуть божественное совершенство всевышнего, рисуют его обязательно анфас, то есть в симметричном виде. По той же причине тяжеловесные культовые пирамиды майя, изящные греческие храмы, славянские соборы и византийские базилики – словом, все места богослужения, а также административные здания обычно обладают двусторонней (зеркальной) симметрией. Вспомните хотя бы абрис Белого дома, резиденции американских президентов, навязчиво глядящего на нас с почтовых марок, открыток, обложек заокеанских журналов.

Симметричный – значит совершенный. Во всяком случае, эти слова нередко используются как синонимы в языках многих европейских народов. Оба эти понятия в сознании людей окружены каким-то особым ореолом. Невольно истинная симметрия и истинное совершенство кажутся недостижимым идеалом для человека. Отражение этих представлений и сейчас можно встретить в искусстве, литературе, философии.

Представления о красоте и совершенстве не абсолютны. Они родились и упрочились под воздействием окружающей природы еще у наших далеких предков. А она давала достаточно поводов для размышлений. Особенно поражали кристаллы правильностью своих пропорций, безукоризненным повторением формы. И не случайно они породили множество легенд и суеверий. Такое могли сотворить только ангелы или подземные духи, думали наши предки, еще не познавшие законов кристаллохимии – науки о природе химических связей в кристаллах – и кристаллографии, объяснившей происхождение их формы.

Не только кристаллы, большинство творений природы обычно обладают той или иной формой симметрии. На основании этого признака наша планета Земля вполне могла бы быть названа царством симметрии. Природа использовала все ее основные виды, которые можно представить по геометрическим соображениям. Подавляющее число живых организмов обладает одной из трех ее видов: шаровидной, лучевой, а более высокоразвитые существа – билатеральной симметрией.

Симметрия в строении тела животных настолько постоянный признак, что невольно возникает мысль, не является ли она одним из основных свойств жизни. Но нет, причины ее возникновения никоим образом не связаны с какими-то особыми свойствами живой материи, а целиком обусловлены воздействием внешней среды, которая с момента возникновения жизни на Земле принимала, да и сейчас принимает самое активное участие в формировании внешнего облика обитателей нашей планеты.

Как известно, Земля, если отбросить мелкие детали, имеет форму шара. Силы земного тяготения направлены к центру Земли, образуя шаровую симметрию поля тяготения. Для шарообразных объектов характерно, что через каждую их точку можно провести бесчисленные плоскости симметрии.

Чтобы симметрия созданий природы не вступала в конфликт с симметрией сил земного тяготения, ось тела любых организмов, которые обречены всю жизнь стоять неподвижно, расти или двигаться вертикально вверх, должна обязательно совпадать с линией, образуемой пересечением плоскостей симметрии поля тяготения, проходящих через точку, к которой они прикреплены (или из которой движутся вертикально вверх), и поэтому неизбежно приобретают лучевую симметрию.

Напротив, плоскость симметрии всего растущего или передвигающегося параллельно поверхности Земли должна обязательно совпадать с одной из бесчисленных плоскостей симметрии поля земного тяготения, а сам организм, следовательно, иметь билатеральную (двустороннюю, зеркальную) симметрию. Только мелкие, главным образом одноклеточные организмы, живущие в воде во взвешенном состоянии, находятся как бы в невесомости, ибо в какой-то мере избавлены из воздействия ига земного притяжения, а потому и могут приобретать шаровую, спиральную или другие типы симметрии.

Законы симметрии в равной мере распространяются и на творение рук человеческих. Окружающие нас предметы чаще всего имеют радиальную или билатеральную симметрию, то есть подчинены требованиям симметрии поля земного тяготения и потому способны надежно нам служить. Оглянитесь по сторонам, это обнаруживается повсюду – в планировке городов и поселков, парков и скверов, транспортных магистралей и возделываемых полей. Подавляющее большинство самых необходимых для нас предметов – от книги, ложки, чайника и молотка до газовой плиты, холодильника и пылесоса – тоже обладает двусторонней симметрией. Вот почему большинство транспортных средств, от детской коляски до сверхзвукового реактивного воздушного лайнера, предназначенных для движения по земной поверхности или параллельно ей, имеют билатеральную симметрию, а космическая ракета, устремляющаяся вверх, в небо, – радиальную.

 

У зеркала

Многие виды симметрии нашли отражение во внешнем строении животных, в конструкции их внутренних органов, в конфигурации молекул органических веществ. Мы не станем углубляться в сложный мир геометрии пространства. Здесь будет затронута лишь одна разновидность симметрии – зеркальная, случаи ее проявления и нарушения в строении и функциях животных и человека.

Представим себе, что две перчаточные фабрики страны, одна во Львове, а другая где-нибудь на Дальнем Востоке, объединились, и теперь для удобства производства львовская выпускает перчатки лишь на правую руку, а хабаровская – на левую. Если работа обоих предприятий организована безукоризненно, обе фабрики будут потреблять одинаковое количество сырья и энергии, потому что правая и левая перчатки во всем одинаковы, как предмет и его отражение в зеркале, как левая и правая половины нашего тела.

Двусторонняя симметрия обычна у творений природы: горные хребты и пропасти, овраги, русла рек, другие элементы рельефа местности, многие растения могут обладать двусторонней симметрией, но особенно охотно придерживаются этой «моды» обитатели Земли, что, несомненно, в полной мере относится и к человеку. Симметрия в строении тела животных и человека настолько привычна, что немногие исключения из этого правила, известные людям еще с древности, такие, как асимметрично завитые раковины моллюсков или уродливые тела донных рыб – камбал с обоими глазами на одной стороне тела, удивляли ученых на протяжении многих столетий.

Даже теперь, когда животный мир нашей планеты в общих чертах изучен, примеры асимметрии приходится перечислять чуть ли не по пальцам, да и те чаще всего относятся к устройству скрытых от глаз внутренних органов. У брюхоногих моллюсков одна почка, одна жабра, одна половая железа. В соответствии с этим дыхательное, половое и анальное отверстия и отверстие мочеточника находятся на правой стороне тела. У своеобразных амфибий – червяг развито только левое легкое, а у змей – правое. У дятлов необычно длинный язык, который они в поисках пищи запускают в выдолбленные отверстия или природные щели. Язык так велик, что не помещается в полости рта, а нырнув под кости нижней челюсти, двумя ножками огибает шейные позвонки, взбирается по черепу на затылок и здесь, соединившись в общий пучок мышц и связок, закрепляется в правой ноздре, так что птицы вынуждены дышать лишь левой.

Еще меньше примеров асимметрии внешнего строения животных. Наибольшей известностью пользуются раковины моллюсков. У одних особей они закручены по часовой, у других против часовой стрелки. У наших северных «попугаев» – клестов, питающихся семенами еловых или сосновых шишек, большой крючкообразный клюв имеет крестообразное строение. У птенцов он еще вполне симметричен, но по мере взросления птиц подклювье отклоняется влево или вправо. Левосторонние клесты встречаются чаще правосторонних. Полярный дельфин-нарвал вооружен бивнем. Он вырастает из зачатка левого зуба верхней челюсти и закручен против часовой стрелки в тугую спираль. Правый зачаток не развивается.

Двусторонняя симметрия возникла на определенной стадии развития обитателей Земли. Первые живые организмы, зародившиеся где-то в Мировом океане, обладали шаровидной симметрией. Хотя многие из их современных потомков, и сегодня живущих во взвешенном состоянии, наверняка имеют более сложно организованное «тело», они упорно продолжают сохранять шаровидную симметрию, В однородной среде шарообразная форма организма наиболее удобна для равномерного извлечения всеми частями тела кислорода и растворенных в воде питательных веществ. Но стоило этим существам опуститься на дно и начать примериваться к возможностям оседлой жизни, им поневоле пришлось отказаться от шаровидной симметрии, заменив ее на лучевую. Позже, когда у животных возникла потребность активно передвигаться, им пришлось обзавестись билатеральной симметрией. Только морские звезды да некоторые черви еще сохранили лучевую.

Безусловно, симметрия тела человека и животных далеко не абсолютна. Мы прекрасно знаем, что некоторые органы (печень, селезенка, сердце) не обладают симметрией, да к тому же и расположены асимметрично.

Мало того, если скрупулезно измерить пропорции нашего тела, внимательно вглядеться в лица окружающих людей, то станет очевидно, что симметричность наша весьма относительна. Даже в непревзойденных по своему совершенству лицах Венеры Милосской или Джоконды нет строгой симметрии. Однако эти мелкие случаи отступления от абсолютной симметрии воспринимаются скорее как дефект поточного производства, как вечное стремление к идеалу и сознание того, что полностью его достигнуть невозможно.

Возникнув в связи с потребностью живых организмов целенаправленно передвигаться в пространстве, двусторонняя симметрия в первую очередь коснулась органов движения: ног у ракообразных, пауков, насекомых, амфибий, рептилий и млекопитающих, крыльев у птиц и летучих мышей, плавников у кальмаров, миног, рыб, тюленей, китов и дельфинов. Недаром у улитки с ее асимметрично закрученной раковиной тело, и в том числе «нога» (массивный мускулистый нерасчлененный орган с широкой нижней поверхностью, называемой подошвой, с помощью которой она ползет по твердому субстрату), вполне симметричны. То же относится и к двигательным органам камбалы, которая в отличие от остальных рыб плавает на боку, повернувшись безглазой стороной тела вниз.

Неудивительно, что органы, управляющие движением, вся нервная система, включая спинной и головной мозг животных и человека, также имеют двустороннюю симметрию. Видимо, при таком устройстве мозга значительно проще организовать слаженную работу плавников, ног или крыльев, чтобы активно перемещаться в пространстве, избегая столкновения с подвижными и неподвижными предметами, неукоснительно поддерживать равновесие тела, осуществлять безаварийное приземление в заданной точке пространства и совершать другие координированные движения.