В истории не так много открытий, которые можно бы было назвать по-настоящему фундаментальными. То есть таких, чтобы их результаты можно было обнаружить в самых разных явлениях природы. Иногда загадки, над которыми бьются ученые одной дисциплины, вдруг находят решение казалось бы из «совсем другой оперы». Именно так и получилось у сегодняшнего лауреата Нобелевской премии по химии, израильского ученого Даниэля Шехтмана. 8 апреля 1982 года он обнаружил создания, которых не должно было быть в природе. Речь идет о так называемых квазикристаллах.

Казалось бы, какая может быть связь между металлургией и вирусологией? А она есть. Но начать надо с самого определения кристалла. Вроде бы, они уже давным-давно описаны и даже существует особая наука, изучающая в том числе форму кристалла – кристаллография. До 8 апреля 1982 года существовал железный закон: кристаллы могут иметь осевую симметрию 2-го, 3-го, 4-го и 6-го порядка. То есть кристалл можно повернуть вокруг своей длинной оси на 180 градусов, и он совпадет сам с собой (2-ой порядок), можно на 90 градусов и совпадет (4-ый порядок), можно на 60 градусов – это будет 6-ой порядок.

Но ни один кристалл не получится повернуть на 72 градуса так, чтобы он совпал сам с собой. Нет таких кристаллов в природе. В кристаллической природе. В мертвой природе. А вот в живой таких сколько угодно. Например, морская звезда. Пять лучей. Симметрия 5-ого порядка. Вот эта «мелочь», как великая китайская стена, отделяла мир живой от неживого.

В середине 70-х годов математик Роджер Пенроуз задался целью изучить, какими фигурами можно заполнить поверхность без зазоров и прерываний. Выяснилось, что достаточно двух плоских пазлов ромбовидной формы – один «худой», другой «толстый» (вот как это выглядит). Если выложить мозаику Пенроуза, то обнаруживается, что у нее ярко выраженная симметрия 5-го порядка, как у живой материи. Мало того, эта система определяется так называемым «золотым сечением», когда большее относится к меньшему, как целое – к большему.

В трехмерном мире задачу заполнения объема может выполнить фигура, называемая икосаэдр. Это 20-гранник, каждая грань которого – равнобедренный треугольник. Если срезать выступающие углы, то мы получим хорошо всем известный 32-гранник – футбольный мяч. А если углы не срезать и оставить икосаэдр как есть, то получится капсид. Штука гораздо менее известная, чем футбольный мяч, но зато гораздо более распространенная. Это защитный чехол многих вирусов.

Вот мы и перешли от мертвого к квазиживому. Вирусы не живые организмы в обычном понимании: у них нет систем пищеварения, выделения, размножения. Если любая бактерия по отношению к человеку это как Люберцы по отношению к Москве, то вирус – как Магадан. Он, вирус, хоть и может размножаться, но это другой мир, можно сказать – мир живых мертвецов.

Но все эти гипотезы были бы гипотезами, если бы Даниель Шехтман не проанализировал сплав алюминия и марганца, остуженный со скоростью миллион градусов в секунду. То есть капелька остыла быстрее, чем за одну семисотую часть секунды. И поместил образец в свой электронный микроскоп, где увидел воочию симметрию 5-ого порядка. Мертвое имело симметрию живого.

Уже в конце 80-х ученые увидели и фундаментальную, и прикладную значимость этого открытия. Фундаментальная – это новые горизонты в познании вещества. Уже найдены квазикристаллы с симметрией 10-го и 12-го порядков. Но дело не в этом. Проложен мостик между живым и неживым. Точнее, становится понятным, что между этими мирами нет непреодолимой границы. Но вот как они взаимодействуют, эти миры, – предстоит изучать следующим поколениям исследователей.

Если же вы человек прагматичный, то вас должна обрадовать информация о том, что незначительные добавки квазикристаллов в металлический сплав делают его чрезвычайно прочным. Шведские специалисты уже получили сталь, армированную квазикристаллами, которая идет на изготовление суперострых лезвий и игл для глазной хирургии.

Квазикристаллы очень плохо проводят тепло и электричество. С ними можно сделать металл, который будет так же плохо проводить тепло, как кирпич. Мало того, их свойства позволяют создавать так называемые термоэлектрические материалы, которые преобразуют тепло в электрический ток. Для человечества открываются широчайшие возможности утилизировать любое тепло, превращая его в электроэнергию. В конце концов, можно сделать антипригарные сковородки без всяких органических напылений, которые будут служить очень долго. Практическое применение квазикристаллов только начинается.

http://slon.ru/world/segodnyashniy_nobeliat_skrestil_zhivoe_i_mertvoe-684221.xhtml