Красота физики. Постигая устройство природы. Фрэнк ВильчекЧитать онлайн книгу.
многоугольники
Прежде чем перейти к платоновым телам, давайте начнем с чего-нибудь попроще – с их самых близких аналогов в двух измерениях, а именно с правильных многоугольников. Правильный многоугольник – это плоская фигура, у которой все стороны равны и смыкаются под равными углами. Самый простой правильный многоугольник имеет три стороны – это равносторонний треугольник. Далее идет квадрат с четырьмя сторонами. Затем – правильный пятиугольник, или пентагон (который был выбран символом пифагорейцев и взят за основу в проекте хорошо известной штаб-квартиры вооруженных сил[9]), шестиугольник (часть пчелиного улья и, как мы увидим далее, графена[10]), семиугольник (его можно найти на различных монетах), восьмиугольник (знаки обязательной остановки), девятиугольник… Этот ряд можно продолжать бесконечно: для каждого целого числа, начиная с трех, существует уникальный правильный многоугольник. В каждом случае количество вершин равно количеству сторон. Мы также можем рассматривать круг как предельный случай правильного многоугольника, где число сторон становится бесконечным.
Правильные многоугольники, в некотором интуитивном смысле, могут приобрести значение идеального воплощения плоскостных «атомов». Они могут служить как концептуальные атомы, из которых мы можем составлять более сложные построения порядка и симметрии.
Платоновы тела
Теперь перейдем от плоских фигур к объемным. Для максимального единообразия мы можем обобщать понятие правильного многогранника различными способами. Самый естественный из них, который оказывается наиболее плодотворным, ведет к платоновым телам. Мы говорим об объемных телах, грани которых являются правильными многоугольниками, все одинаковы и одинаково смыкаются в каждой вершине. Тогда вместо бесконечного ряда решений мы получим ровно пять тел!
Илл. 5. Пять платоновых тел – волшебных фигур
Пять платоновых тел – это:
• тетраэдр с четырьмя треугольными гранями и четырьмя вершинами, в каждой из которых сходится по три грани;
• октаэдр с восемью треугольными гранями и шестью вершинами, в каждой из которых сходится по четыре грани;
• икосаэдр с 20 треугольными гранями и 12 вершинами, в каждой из которых сходится по пять граней;
• Додекаэдр с 20 пятиугольными гранями и 20 вершинами, в каждой из которых сходится по три грани;
• Куб с шестью квадратными гранями и восемью вершинами, в каждой из которых сходится по три грани.
Существование этих пяти многогранников легко понять, без особых трудностей можно и сконструировать их модели. Но почему их только пять? (Или есть еще другие?)
Чтобы разобраться с этим вопросом, заметим, что вершины тетраэдра, октаэдра и икосаэдра объединяют три, четыре и пять треугольников, сходящихся вместе, и зададим
Имеется в виду Пентагон – главное административное здание Министерства обороны США. –
Слой атомов углерода, соединенных в гексагональную двумерную кристаллическую решетку. –