ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие авторов к русскому изданию из "Симметрия глазами химика" Мы были очень рады узнать, что наша книга будет издана в Советском Союзе и станет доступной советскому читателю. [c.8] Мы хорошо знакомы с обширной литературой по симметрии на русском языке и с большими достижениями советских ученых в этой области. Упомянем лишь три имени Е С. Федорова-за открытие 230 трехмерных пространственных групп, A.B. Шубникова-за его фундаментальные труды по симметрии, включая антисимметрию, и А. И. Китайгородского-за его учение об упаковке молекул. [c.8] Научная популяризация является уже традицией в советской литературе, и это тоже послужило нам примером. Мы считаем, что популяризация нужна как для наших коллег химиков, так и для читателей, не являющихся специалистами в области химии. В то же время у нас, как и у многих других ученых, есть желание выразить себя за пределами обычных сухих научных сообщений. Книги Шубникова и Китайгородского - лучшее тому подтверждение. [c.8] Важной задачей научной популяризации, выражаясь словами английского писателя и физика Ч. Сноу, является сближение двух культур. Своей книгой нам хотелось бы также внести посильный вклад в сближение естественных и технических наук с гуманитарными науками и искусством. [c.8] Мы благодарны издательству Мир , а также всем, кто принимал участие в выпуске нашей книги на русском языке. Надеемся, что советский читатель примет нашу книгу с той же любовью и теплотой, с которой мы предлагаем ее. [c.8] Эта относительно небольшая по объему книга посвящена рассмотрению химии с точки зрения симметрии. Мы предлагаем читателю многс примеров из химии, равно как и из других областей, чтобы подчеркнуть всеобъемлющий характер концепции симметрии. [c.9] Мы надеемся, что проделанная нами работа принесет пользу тем химикам, которые, занимаясь как фундаментальными, так и прикладными исследованиями, интересуются не только своей узкой специальностью. [c.9] Хотя никто не заставлял нас написать эту книгу, мы не могли не сделать этого. Хочется верить, что читатели разделят с нами то удовольствие, эстетическое наслаждение и радость в познании нового, которые мы испытывали в процессе ее написания. В ходе работы мы смогли полнее осознать различные проявления симметрии в химии, а также в окружающем нас мире. Вероятно, такое же чувство должно появиться и у читателя. [c.9] Несмотря на широкий диапазон обсуждаемых проблем, книга не претендует на полноту рассмотрения и не является специализированным руководством в какой-либо конкретной области. В идеале предполагается, что заинтересованный читатель, познакомившись с общей идеей в целом, сможет обратиться к тем превосходным монографиям, в которых эти проблемы подробно рассмотрены. Мы сами в значительной степени опирались на эти монографии они приводятся в списке литературы к каждой главе. [c.9] Однако нам особенно хотелось отметить две классические книги, относящиеся к симметрии, которые оказали сильное влияние на формирование наших интересов, связанных с концепцией симметрии. [c.9] Структура нашей книги проста. За небольшим по объему введением (гл. I) следует глава, в которой рассматриваются простейшие типы симметрии на примерах, взятых из химии и других областей. Затем на качественном уровне обсуждается геометрическое строение молекул (гл. 3). Положения теории групп (гл. 4) сформулированы так, чтобы стал понятен материал по колебаниям молекул (гл. 5), электронному строению (гл. 6) и химическим реакциям (гл. 7). Пространственным группам симметрии и симметрии кристаллов посвящены соответственно гл. 8 и 9. [c.9] Предшественница данной книги была опубликована двумя годами раньше на венгерском языке издательством Венгерской академии наук в Будапеште. Мы благодарны издателям, друзьям и коллегам за разрешение использовать некоторые материалы в теперешнем варианте. [c.10] Мы посвящаем эту книгу памяти Йожефа Поллака (1901-1973), отчима одного из авторов (И, Харгиттаи). Он оказывал решающее влияние на формирование наших интересов, что в конце концов привело к назшсанию данной книги. [c.10] Основополагающие явления и законы природы теснейщим образом связаны с симметрией, которая по этой причине является одной из основных научных концепций. Симметрия очень часто встречается в окружающем нас мире, поэтому, может быть, она так важна в творческой деятельности человека. Симметрия прекрасна, но ее одной явно недостаточно для красоты, а абсолютная правильность даже может раздражать. Полезность и функциональность, а также эстетическая привлекательность - вот основания для применения представлений о симметрии в технике и искусстве. [c.11] Многое написано о симметрии, например, в музыке Белы Бартока [1]. Однако пока неизвестно и, возможно, мы не узнаем об этом никогда, сознательно ли он применял требования симметрии, или же он чисто интуитивно приходил к числам Фибоначчи и золотому сечению, которые так часто встречаются в его музыке. Другой вопрос, остающийся без ответа, состоит в том, как эта симметричность способствует привлекательности музыки Бартока и насколько большая часть этой привлекательности обязана нашему врожденному стремлению к симметрии. Сам Барток всегда отказывался обсуждать техническую сторону процесса сочинения музыки и лишь любил повторять В нашем творчестве мы следуем за природой . [c.11] Вышеприведенный пример показывает, что мы стремимся трактовать симметрию в более широком смысле, чем это следует из чистой геометрии. Концепция симметрии предоставляет нам хорошую возможность расширить горизонты нашего познания и приблизить химию к другим областям человеческой деятельности. Интересная особенность во взаимоотношениях химии с другими областями была отмечена в Нобелевской лекции Владимира Прелога [2] Химия занимает уникальное место среди естественных наук, так как она имеет дело не только с веществами естественного происхождения, а создает самостоятельно большую часть своих объектов путем синтеза. В этом отношении, как справедливо заметил много лет тому назад Марселин Бертло, химия сродни искусству возможности ее творческой деятельности просто ошеломляют . [c.11] Открытие зеркальной симметрии или хиральности у кристаллов, а позднее и у молекул приблизило концепцию симметрии к реальной химической лаборатории. Однако пока не химик вообще (в классическом понимании этого термина), а только стереохимик, химик-структурщик, кристаллограф и спектроскопист имели отношение к этой концепции. Еще не прошло и 20 лет с того времени, когда обсуждение важности симметрии для химии приходилось сопровождать извинениями за возможно излишнее внимание к этой концепции. В то время еще считалось, что соображения симметрии теряют свою значимость, как только молекула - главный химический объект - вступает в химическую реакцию, т. с. испытывает обычное химическое превращение. Теория молекулярных орбиталей и открытие принципа сохранения орбитальной симметрии устранили это последнее заблуждение. Нобелевская премия по химии за 1981 г., присужденная Фукуи [5] и Хоффману [6], знаменует эти достижения. [c.12] но что же такое симметрия Возможно, мы не сможем ответить на этот вопрос удовлетворительно, по крайней мере с учетом всех сторон этого емкого понятия. Согласно русскому кристаллографу Е. С. Федорову, который также занимался вопросами симметрии, симметрия есть свойство геометрических фигур повторять свои части, или, выражаясь точнее, свойство их в различных положениях приходить в совмещение с первоначальным положением . Приведем второе определение, принадлежащее геометру X. Кокстеру [8] Когда мы говорим, что некоторая фигура симметрична, мы подразумеваем, что для нее имеется конгруэнтное (совместимое) преобразование, которое оставляет фигуру неизменной, переставляя лишь ее отдельные части . Федоровское определение симметрии приводится здесь по А. В. Шубникову [9], который также был авторитетом в области симметрии и занимался кристаллографией от себя он добавляет, что, хотя симметрия есть свойство геометрических. фигур, очевидно, и материальные тела тоже могут обладать симметрией. Шубников далее пишет, что только те части, которые в некотором смысле равны друг другу, могут повторяться, и отмечает наличие двух видов равенства - совместимого и зеркального. Эти два вида равенства являются подтипами концепции метрического равенства, развитой Мёбиусом, согласно которой фигуры равны, если расстояния между любыми заданными точками одной фигуры равны расстояниям между соответствующими точками в другой фигуре [9]. [c.13] Симметрия в строгом смысле слова помогает нам рещать задачи быстро и на качественном уровне. Однако полученным ответам недостает детализации [13]. С другой стороны, расплывчатость и смутность в более широком толковании симметрии дают нам возможность говорить о степени симметричности, т. е. что-то может быть более симметрично, чем нечто другое. Абсолютный геометрический подход позволил бы нам отличать только симметрию от асимметрии и, возможно, от диссимметрии. Таким образом, должен существовать набор критериев, согласно которым можно решать, что является симметричным и до какой степени. Эти критерии могут заметно меняться с течением времени. Примером может служить вопрос сохраняют ли молекулы свою симметрию в результате кристаллизации или в процессе фазовых превращений кристалла Наши представления о структурах и симметрии могут развиваться по мере того, как становятся доступными все более точные данные (хотя, разумеется, сами структуры и их симметрия остаются неизменными). [c.14] Вернуться к основной статье