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LA SIMMETRIA DELLA NATURA

Simmetria: Proprietà di un insieme di elementi, di un corpo o di una figura geometrica di essere disposta in modo regolare rispetto a un sistema di riferimento assegnato, che può essere un punto, una retta o un piano. Il concetto di simmetria è di grande importanza in biologia, in matematica, in fisica e in mineralogia.

In FISICA l’idea di simmetria ha un ruolo basilare nella concezione dello spazio-tempo della teoria delle relatività e nello studio delle particelle elementari. Un sistema si dice dotato di simmetria se si conserva inalterato in seguito a trasformazioni quali ad esempio il ribaltamento speculare, l'inversione temporale, la traslazione spazio-temporale. I diversi tipi rivestono un ruolo fondamentale in vari rami della fisica, infatti sono associati ai principi di conservazione che, tanto nella meccanica classica quanto nella fisica quantistica, sono di grande importanza nella caratterizzazione di un sistema fisico.

In BIOLOGIA  si parla di simmetria per descrivere, secondo diversi modelli,  la forma di varie categorie di animali. La simmetria di gran lunga predominante è la simmetria bilaterale, in assoluto la più comune, nella quale l’organismo è divisibile in modo simmetrico, o speculare, rispetto a un piano mediano (come avviene anche nell’uomo). La simmetria bilaterale doppia, o biradiata, si riscontra quando esistono due piani ortogonali che dividono il corpo dell'organismo in due metà speculari; infine per il corpo di alcuni protozoi come i radiolari, che hanno forma distribuita in ugual modo lungo tutte le direzioni intorno a un punto centrale, detto nucleo, si parla di simmetria sferica. In alcuni gruppi di animali è presente la simmetria raggiata il cui corpo si sviluppa in modo regolare intorno a un asse polare (es. stelle di mare o medusa).   

In MINERALOGIA  le leggi della simmetria si applicano per descrivere le varie proprietà fisiche e morfologiche dei cristalli.  L'insieme degli elementi di simmetria di un cristallo, quali centro, assi o piani, definiscono il suo grado di simmetria. Si considera simmetria semplice quella generata da una traslazione lungo una retta, una rotazione intorno a un punto, a un asse, da una riflessione rispetto a un punto, e simmetria composta quella ottenuta dalla combinazione di vari elementi.

RACCONTO TRATTO DAL “Piccolo principe”

Come un fiore spiega al piccolo principe del noto romanzo di Antoine de Saint -Exupery:

C'erano sempre stati sul pianeta del piccolo principe, dei fiori molto semplici, ornati di una sola raggiera di petali, che non tenevano posto e non disturbavano nessuno.

Apparivano un mattino nell'erba e si spegnevano la sera. Ma questo era spuntato un giorno, da un seme venuto chissà da dove, e il piccolo principe aveva sorvegliato da vicino questo ramoscello che non assomigliava a nessun altro ramoscello.

Poteva essere una nuova specie di baobab. Ma l'arbusto cessò presto di crescere e cominciò a preparare un fiore. (….)

"Come sei bello!"
"Vero", rispose dolcemente il fiore, "e sono nato insieme al sole..."

Il piccolo principe indovinò che non era molto modesto, ma era così commovente! "Come fai ad essere così bello?"
"Vedi, io sono un fiore e sono una creazione della natura, e in quanto tale sono perfettamente simmetrico..."
"Non capisco"  rispose il piccolo principe spiazzato dall'uscita del fiore."
Ora ti spiego" disse superbamente il fiore.
"In natura esistono tantissime simmetrie"
"E a cosa servono? "
"Beh,  a fare i fiori belli, non c'è dubbio. Una simmetria della natura è qualcosa che il sole ci ha dato e che nessuno potrà mai imitare. 

Tutto, in natura, nasce da una simmetria. Tante cose in natura sono simmetriche, sai? "" Cosa ?" " Ad esempio le stelle marine, i fiocchi di neve, le celle degli alveari delle api e i cristalli...l'uomo! "

"Mai stata neve né api sul mio pianeta "
Il piccolo principe però era attirato dai discorsi del fiore.
" Tutti gli esseri viventi sono belli e simmetrici sotto diversi punti di vista... io, ad esempio, sono colorato e le simmetrie dei colori dei miei petali mi fanno bello".

Così l'aveva ben presto tormentato con la sua vanità ombrosa. Per esempio, un giorno, parlando delle sue quattro spine, gli aveva detto:
"Possono venire i leopardi, con i loro artigli!"
"Non ci sono leopardi sul mio pianeta " aveva obiettato il piccolo principe "e poi i leopardi non mangiano l'erba".

"Io non sono un'erba", aveva dolcemente risposto il fiore.
"Scusami".
"Non ho paura dei leopardi, ma ho orrore delle correnti d'aria... Non avresti per caso un paravento? Alla sera mi metterai al riparo sotto a una campana di vetro. Fa molto freddo qui da te... Da dove vengo io..."
Ma si era interrotto. Era venuto sotto forma di seme. Non poteva conoscere nulla degli altri mondi. Umiliato, aveva tossito un paio di volte per mettere il piccolo principe dalla parte del torto.
"E questo paravento?"
"Andavo a cercarlo, ma tu mi parlavi!"
Allora aveva forzato la sua tosse per fargli venire dei rimorsi. Così il piccolo principe, nonostante tutta la buona volontà del suo amore, aveva cominciato a dubitare di lui."
Avrei dovuto non ascoltarlo" mi confidò un giorno "non bisogna mi ascoltare i fiori". Basta guardarli e respirarli. Il mio, profumava il mio pianeta, ma non sapevo rallegrarmene. I fiori sono così contraddittori!
Ma ero troppo giovane per saperlo amare."

CLASSI DI SIMMETRIE

La simmetria è la base per la nostra comprensione scientifica dell'universo. La cristallografia è lo studio delle simmetrie dei cristalli. Numerose forme naturali, dalle stelle di mare ai  fiocchi di neve, dai virus alle galassie, mostrano simmetrie stupefacenti. Gli oggetti artificiali sono sovente simmetrici: tubi cilindrici, piatti rotondi, scatole quadrate, palloni sferici, barre di acciaio esagonali.

Il corpo umano ha (approssimativamente) simmetria bilaterale: non si può distinguere un individuo dalla sua immagine in uno specchio, perché la metà sinistra e destra del corpo sono sovrapponibili.
Una stella di mare con cinque bracci identici comprende cinque assi di simmetria. Un fiocco di neve possiede sei assi di simmetria, e un nido d'api infinito ha, oltre ai sei assi di simmetria di ciascuna celletta, un'infinità di invarianze per traslazione.

di Elena

FONTI:

  1. www.regione.piemonte.it

  2. Attenzione: un'altra importantissima fonte di questa ricerca è l' Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2002. Clicca qui per ulteriori informazioni: http://it.encarta.msn.com/

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