علم رقاقات الثلج – أفكار بي بي سي

ماذا تقول رقاقات الثلج عن كوننا؟

البروفيسور بريان كوكس: رقاقات الثلج معقدة وجميلة وغامضة وآسرة تمامًا. ولكن بكل تعقيداتها – وتنوعها الذي لا نهاية له – يمكن تفسير بنية ندفة الثلج من خلال بعض قوانين الطبيعة العالمية. القوانين التي تشرح كل شيء من رقاقات الثلج إلى النجوم. لنبدأ من البدايه. ما هي ندفة الثلج؟ أو، لاستخدام اسمها التقني، الكريستال الجليدي؟ تتشكل بلورة ثلجية في السحب عندما يواجه بخار الماء بقعًا صغيرة من الغبار أو حبوب اللقاح. ويشكل قلبه السداسي الصغير. النصائح تلتصق بالخارج وتكون خشنة. يجذب جزيئات الماء. ثم المزيد من جزيئات الماء. أكثر من ذلك. هذه تشكل فروع ندفة الثلج لدينا. يعتمد حجم وشكل هذه الفروع على درجة الحرارة والرطوبة الدقيقة التي تواجهها ندفة الثلج أثناء انتقالها عبر السحب التي تسحبها الجاذبية إلى الأسفل. تتبع كل منها مسارًا مختلفًا قليلًا، مما يعني عدم وجود رقاقات ثلج متشابهة. عندما تهبط ندفة الثلج على أكمامك، فهي رحلة فريدة تمامًا للوصول إليك. قبل أن تذوب في لحظة. في صباح أحد أيام يناير/كانون الثاني شديدة البرودة في براغ عام 1611، سقطت قطرة من الثلج على كم عالم الرياضيات يوهانس كيبلر. وهذا ما جعله يفكر: “لماذا تحتوي رقاقات الثلج على ستة جوانب؟” كان الإنجاز الذي حققه كيبلر هو نظريته القائلة بأن هذا الشكل السداسي هو أفضل استخدام للفضاء. ولو كان شهداً داخل شهد عسل. أو قذائف مدفعية مكدسة. أو ندفة ثلج ناعمة وغير مستقرة. لقد استغرق الأمر 400 عام – 400 عام – لإثبات نظريته. ما لم يعرفه كيبلر في ذلك الوقت هو أن كل جزيء من الماء، أو H2O، يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة. ونظرًا لأن جزيئات الماء تتجمع معًا عندما تتجمد، فإن الزاوية بين ذرات الهيدروجين تكون دائمًا حوالي 105 درجة. وهذا يعطينا ستة أضلاع. في قلبها، تكون ندفة الثلج دائمًا على شكل مسدس. ولكنها يمكن أن تنمو إلى جميع أنواع الأشكال الغريبة والرائعة. طويلة ورقيقة مثل قلم الرصاص. حادة مثل الإبرة. اسطوانة تشبه الرصاصة. أو أحياناً على شكل مثلث. الحقيقة هي أن معظم رقاقات الثلج هي نوع من… حسنًا، تشبه الفقاعة. إذا تحدثت إلى مصور ندفة الثلج – وهو قليل في العالم – فسوف يخبرك أن الأمر يستغرق أيامًا وأيامًا في البرد للحصول على “لقطة المال”. وينبغي أن تكون الظروف مثالية – بين 15 تحت الصفر و13 تحت الصفر. ولكن منذ أن التقط ويلسون بنتلي، وهو مزارع في ولاية فيرمونت الأمريكية، الصور الفوتوغرافية الأولى لندفات الثلج المذهلة في عام 1885، أصبحنا منبهرين. لقد أثبت العلماء أن التناظر يرضي العقل البشري بشكل لا يصدق. رقاقات الثلج جميعها متناظرة شعاعيًا، مما يعني أنه يمكن تقطيعها إلى قطع متطابقة مثل الكعكة. الأصداف، والزهور، ونجوم البحر، وحتى المجرات الحلزونية مثل درب التبانة تشترك في هذا النوع من التناظر. الطبيعة لديها خدعة أخيرة. رقاقات الثلج ليست بيضاء حقًا. فهي واضحة، لكن بها حواف كثيرة، وهذا يبعثر الضوء، مما يجعلها تبدو بيضاء. كل ندفة ثلج هي صورة مصغرة لقوانين الفيزياء. الجاذبية تجعله يسقط. الكهرومغناطيسية تحدد شكلها. لديك التوازن. وينطبق الشيء نفسه على النجوم والأنظمة الشمسية والكواكب. ومعنا. عندما تنظر إلى ندفة الثلج، يمكنك قراءة تاريخها. قصتها الفريدة. التجارب التي تواجهها تشكلها على ما هي عليه. مثلنا، في الواقع.