Наистина ли няма две еднакви снежинки

Една снежинката се развива на етапи, като постепенно увеличава диаметъра си с израстването на нови разклонения, а шесткратната симетрия, която виждаме в снежните кристали, се дължи на начина, по който водните молекули са подредени в решетката. Началната точка е триизмерен шестоъгълник, но може да бъде и дълга колона или плоска плоча. Обикновено те се развиват бавно и симетрично.

Шестоъгълникът обаче не е единствената им възможна форма.

„Повечето снежинки са шестоъгълни, но понякога са с по-триъгълна форма, а в редки случаи са почти съвършени равностранни триъгълници“, казва професорът по физика в Калтех д-р Кенет Либрехт. „Те са документирани за първи път преди около 150 години и аз съм ги виждал навън много пъти. Защо обаче са триъгълни? Част от загадката беше, че когато видите една, вероятно ще видите и друга, така че се събират на едно място, но никой нямаше обяснение за ситуацията.“

За щастие, Либрехт успява да измисли такова. В продължение на две десетилетия той се опитва да разгадае многобройните загадки, свързани с науката за снежните кристали. Водещото му постижение е създаването на модел, който може да обясни защо различните температури водят до различни форми на кристалите – нещо, което е било загадка, когато той за първи път започва работа.

„Това беше загадка, която изглеждаше, че някой трябва да реши. Срам е за научната общност, че не знаем какво се случва. Все пак тези неща падат от небето“, продължава той.

Триъгълните снежинки се струпват, защото за появата им е необходим много тесен прозорец от специални условия на околната среда, а именно -14°C с подходяща влажност, което създава точното количество нестабилност, за да се появи алтернативна форма на кристала. Моделът на Либрехт го насочва към тези параметри, а когато ги изпробва в лабораторията – получава веднага триъгълни снежинки.

Този модел се основава на факта, че повърхностната структура на леда зависи от температурата и той може да претърпи предварително топене, при което горният слой се разтопява, което променя подвижността на молекулите му. Въпреки че всички падащи снежни кристали ще преживеят повърхностно предварително разтопяване, те няма да преминат през него по едно и също време, тъй като микропромените във влажността и температурата, които преживяват по пътя надолу, няма да са идентични, тъй като не падат по идентичен път и по едно и също време.

Следователно има много вариации. И така, стана ли време за големия въпрос?

Няма ли две еднакви снежинки?

„Сложността им идва от условията, при които растат.“

„Обичам да казвам, че това е нещо като дзен коан“ (коан в дзен будизма е твърдение с аспекти, които са недостъпни за рационалното разбиране), казва Либрехт. „Дали има две еднакви снежинки, зависи от това какво точно разбирате под „еднакви“. А какво разбирате под снежинка? В лабораторията правим миниатюрни снежинки с диаметър на човешки косъм и повечето от тях са прости шестоъгълници и всички си приличат. Такива мънички кристалчета също има и навън и ако ги видиш, ще си приличат, но са ужасно малки. Ако погледнеш тези големи звездни кристали, тогава не, те са много сложни. А сложността идва от условията, при които растат[…] Можете да пресметнете колко различни начина има да се направи една снежинка и това е просто астрономически голям брой.“

Либрехт сравнява това с разбъркването на тесте карти и изчисляването на шанса да направите конкретна поредица от карти. Не можем да кажем със сигурност, че това никога няма да се случи, но шансовете са толкова невероятно малки, че е почти невъзможно.

Същото важи и за намирането на две „идентични“ снежинки в дивото – което, както Либрехт ще отбележи след малко, вероятно е грешната дума. И още повече – освен че вероятността два кристала да се развият по един и същи начин е смешна, като добавим и шансовете вие да ги забележите и двете навън тя определено става нулева.

Могат ли въобще две снежинки някога да бъдат еднакви?

Зашеметяващо малко вероятно е две снежинки в дивата природа да паднат по абсолютно еднакъв начин, да се сблъскат с абсолютно еднакви условия по едно и също време и така да се получат с абсолютно еднаква структура. Но възможно ли е в лаборатория? Е, Либрехт е направил точно това, когато създава така наречените „еднояйчни снежинки“.

„Наричам ги „еднояйчни снежинки“, защото „идентични“ е малко натоварена дума“, казва той. „Някои хора я тълкуват като идентичност до последната молекула, а това никога не е вярно. Затова обичам да казвам, че те са малко като близнаци: не си приличат точно, но си приличат много повече, отколкото бихте предположили и очаквали. Начинът, по който постигнах това, беше просто като пуснах кристал върху парче стъкло и след това издухах топъл въздух отгоре му, след което мога да променям условията на растеж само чрез промяна на температурата и влажността[…] И тъй като те са фиксирани, това е малко като да имаш два кристала, които следват абсолютно еднакъв път през атмосферата.“

„Мога да ги накарам да се променят и и двата ще се променят по един и същи начин по едно и също време. Aко можете да осигурите едни и същи външни условия, тогава ще получите много, много сходни на външен вид снежни кристали.

* * *

Как да разпознаваме снежинките

Подобно на наблюдението на птици, има любители на снежинките, които ги наблюдават, за да видят какви кристални структури имат те. Сега е подходящият сезон да опитате и вие, така че ето някои съвети на Либрехт:

• Облечете нещо топло и тъмно на цвят – нужен ви е фон, на който да кацнат снежните кристали.
• Вземете си лупа – 5 пъти увеличение би трябвало да е достатъчна и не е толкова скъпа.
• Познавайте снежинките – точно както трябва да познавате видовете птици, за да ги видите, така трябва да познавате и снежните кристали, преди да можете да ги различите в природата.

Либрехт е написал така наречения „полеви пътеводител на снежинките“, а на уебсайта му можете да намерите снимки и видеоклипове на различни видове.

След това всичко, от което се нуждаете, е малко търпение.