|
Слайд 2. Поэтому сегодня я приглашаю вас совершить увлекательное путешествие в Музей формы и содержания, где вас ждет необычная встреча с обычными вещами.
Но вначале ответьте, пожалуйста на вопрос:
Что такое химия?
Наука о веществах. Наука о жизни.
Что образует вещество?
Атомы и молекулы, ионы, другие частицы.
Что такое вещество?
То, из чего состоят вещества.
Но у тел есть форма?
Да
А есть ли форма у вещества?
Трудный вопрос!
Постараемся ответить на него в ходе нашей экскурсии.
Слайд 3. Я рада вас приветствовать в первом зале, который посвящен Платону, древнегреческому философу и математику.
Что такое платоновы тела?
Правильные многогранники
Действительно еще пифагорейцы установили, что существует только 5 правильных выпуклых многогранников: тетраэдр (пирамида), гексаэдр (куб), октаэдр, додекаэдр, икосаэдр.
Вот они, исполненные грации, простоты, совершенства и великой тайны.
Давайте присмотримся к ним повнимательнее.
Раздаем слушателям фигуры, по одной на человека.
Охарактеризуйте их по плану.
1. Что является гранями?
2. Выполняется ли условие выпуклости?
3. В какую фигуру они все могут быть вписаны?
Где же тайна?
Тайна от Платона. В своих знаменитых диалогах «Тимей» он возвышает правильные многогранники до высокого философского обобщения и материального воплощения. У пяти стихий, из которых строится мир, имеется первоначало. В отличие от Демокрита, чьей атомной теорией мы сейчас воспользовались, давая определение веществу, для Платона это не атом, а некие кирпичики, имеющие фору правильных многогранников.
Выберите одно из предложенных платоновых тел.
Слайд 4.
Вы держите в руках огонь (тетраэдр)
Вы – воздух (октаэдр)
Вы – воду (икосаэдр)
А вы – первоначала Космоса, место жительства Бога.
Что связывает эти многогранники?
Гармония, симметрия, красота.
Но Платон дает им не только физическую, но и музыкальную интерпретацию.
Слайд 5
При всей неожиданности, платоновская метафора не забылась и сохранилась не только в математике, но и в искусстве.
Я приглашаю вас в Зал искусств.
Посмотрите на картину художника М. Эшера.
Слайд 6
Попробуйте предложить свою интерпретацию этого произведения. Что вы видите? В чем его смысл? Покажите его в нескольких словах.
1) Симметрия
2) Совершенство – правильно.
3) Соединение живого и неживого
Вы правы. Симметрия из царства плоских теней себе подобных (6-угольная мозаика) Соединение живого и неживого Маленькое чудовище возникает из небытия, чтобы пройти цикл бытия. Знания (книга) – возвышение до уровня Бога (уже знакомый нам додекаэдр) – чаша – средство обретения теплого и темного пристанища и снова небытие.
Действительно, по интерпретации живого и неживого Эшеру нет равных. Совершенство
Древние греки считали, что из совершенного возникает только совершенное.
Как это применимо к нашим телам? Попробуйте представить, что через центр наших тел проведена прямая. Попробуйте повернуть вокруг. Тела симметричны. Убедимся в этом.
Слайд 7. Если соединить центры граней куба, то возникает октаэдр. А если соединить центры граней октаэдра, то получим куб, вписанный в него, а в нем снова куб. Они взаимны или дуальны.
Подобное построение, названное по имени его автора кубком Кеплера, вошло во все учебники естествознания.
Икосаэдр и додекаэдр – также дуальны.
Цепочка икосаэдр - додекаэдр - икосаэдр бесконечна.
Что мы видим?
В одном появляется другое тело.
Самоподобие, самовоспроизводство – чей это признак? В одном рождается другой?
Это жизнь.
Спасибо
А знаете ли вы объект живой природы, соединяющий в себе признаки живого и неживого?
Слайд 8 Это одно из самых удивительных открытий 20 века – вирус, новая форма материи между живым и неживым.
Вы спросите, как может один объект соединять в себе признаки живого и неживого?
Надеюсь, что после экскурсии по следующему залу нашего Музея мы найдем ответ на этот вопрос. А проведет ее…
Слайд 9 (Текст для экскурсовода).
Изолированные колонии – кристаллы вирусов абсолютно индифферентны и не проявляют признаков жизни. Но если вирус попадает в растение, животное, человеческий организм, то он начинает самовоспроизводиться, размножаться, вызывая болезни и гибель. Размеры вируса очень малы 10-7 см и он, не входя клетку, заставляет производить подобные ему формы.
Уотсон и Крик, лауреаты Нобелевской премии, установили, что вирус – это цепь нуклеиновой кислоты - ДНК и белковая оболочка – капсид, имеющая форму
Икосаэдра.
Спасибо, вспомните цепочку превращения икосаэдр - додекаэдр – икосаэдр. Мистика или научное предвидение?
Слайд 10 Еще одно открытие 20 века. Вещество при плавлении распадается не атомы и молекулы, а на кластеры (от 10 до 100 кластеров), вода существует в виде кластеров. Размеры кластеров сопоставимы с размерами вирусов. Посмотрите, кластеры тоже многоугольники. Получается, что носителем свойств вещества является не атом и молекула, а кластер? Материя строится из кластеров?
Но вернемся к нашим многогранникам. Самая простая фигура– тетраэдр. Я предлагаю вам его собрать. (Склеили)
Интересно?
Следующий зал нашего Музея. Зал «Познаем – играя». Прошу экскурсовода…
Слайд 11 (Текст для экскурсовода)
Платоновы тела – игрушка для ума во все времена.
В Британском музее в Египетском зале хранится игральная кость эпохи Птоломеев, представляющая собой икосаэдр, т.е. имеющая форму вируса. Додекаэдр был любимой игрушкой детей в Падуе, обнаружен при раскопках.
Тетраэдр – пирамида магов, а икосаэдр – пятое тело у алхимиков.
Слайд 12 Но платоновы тела не просто игрушка, это принцип синтеза новых веществ, которых нет в природе. Так, первое синтезированное вещество из группы платоновых тел был кубан, за ним карборан.
Спасибо.
Слайд 13 Но не только платоновы тела вдохновляют химиков. Все вы знаете, что такое лист Мебиуса – односторонняя поверхность.
По подобию ленты Мебиуса создано вещество – толуолсульфокислота. В присутствии щелочи происходит замыкание эфирных связей.
Если такую кольцевую молекулу разрезать по двойным связям, то получатся не две циклические молекулы, а одна. Операцию разрезания двойных связей можно осуществить действуя на вещество озоном.
Это эффект проявляется и у ленты Мебиуса - если его разрезать вдоль средней линии, то получится не два кольца, а одно вдвое большего диаметра.
Слайд 14 Попробуйте дать интерпретацию объектам на гравюре Альбрехта Дюрера «Меланхолия».
Сфера – символ неживого существа, живое существо и многогранник – символ гармонии и познания мира.
Вернемся к нашему тетраэдру. Вы держите в руках кирпичик жизни, первоначало Земли, по Платону, простейшую модель атома углерода, из которого состоит все живое.
Но тетраэдр из атомов углерода еще и основа самого твердого материала неживой природы – алмаза.
Я предлагаю пройти в следующий зал – Зал Фуллеренов.
А экскурсию проведет один из вас.
Слайд 15
20 век был богат на открытия. Так, в 80-ые годы астрофизики обнаружили в «красных гигантах», а также в хвостах комет целую серию кластеров углерода с числом атомов 32, 44, 50, 58, 60, 70. Наиболее устойчив С60. Поначалу, как и с вирусами, думали, что он сферичен. Профессор Смолли, первооткрыватель структуры замкнутых кластеров, составил тело из 20-ти шестиугольных, и 12-ти пятиугольных граней. Этот класс веществ был назван фуллеренами, в честь архитектора, придумавшего сферу из многогранных поверхностей, используемых в качестве крыш для зданий с большой поверхностью – цирков, выставочных залов.
Зажгите свечу. Какие ассоциации вызывает у вас пламя свечи?
Свет знания
Новое знание – как свеча, совсем по-другому освещает подземелье мироздания.
В ее пламени 60% фуллеренов. Подержите над пламенем стеклышко. Что на стекле образовалось? Это фуллереновая сажа, на Кольском полуострове добывают шунгит, построенный из кластеров С60.
А можно ли увидеть фуллерен?
Да, у меня в руках простейшая модель фуллерена, правильного многогранника – футбольный мяч.
Слайд 16 Где используется фуллерен? Для производства нанотрубок.
Так, человечество получило новый кирпичик жизни – кластер С60 для конструирования новых материалов, необходимых в электронике, медицине.
Через Платона человечество получило спасительную идею создания «ресурсосберегающих и экологически чистых технологий».
Мы говорим о симметрии как способе познания окружающего мира, всего живого. А что такое жизнь? Какое вещество лежит в основе жизни?
Белки. Правильно.
Но в макромолекулу белка входят молекулы аминокислот, содержащий так называемый асимметричный атом С, т.е. связанный с 4 различными группами, угол связи между которыми около 109 0. Молекулы аминокислоты также можно вписать в тетраэдр. Получается, что белок – это цепь, соединенных разными гранями тетраэдров.
Слайд 17. Выращенный в условиях космоса белок имеет кристаллическую структуру, в основе которой Платоновы тела. Но главный вопрос, поставленный тем же Эшером в картине «Три мира», остается. Задайте его.
Какие это миры? Как космос и платоновы тела рождают живое? Как эти миры связаны? Каким образом простые атомы соединяясь, дают начало жизни? Что обеспечивает этот процесс?
Слайд 19 Как из неживого рождается живое. Что помогает этому процессу?
Об этом расскажет нам об этом экскурсовод зала № «Шапероны». Он проведет для вас виртуальную экскурсию.
Для образования правильной трехмерной структуры белков используются специальные белки – помощники, названные шаперонами. Название произошло от названия шапок, которые носили в средние века. По внешнему виду окрашенные, видные в микроскоп, похожи на эти шапки. Шапероны не входят в состав образующейся структуры, а только помогают ее укладке. Их действие основано на нековалентном присоединении к строящейся или поврежденной молекуле и направлении ее укладки в нужную конфигурацию. Шапероны есть во всех живых организмах.
Это белки группы «Белки теплового шока», т.е. их концентрация резко возрастает при повышении температуры окружающей среды. Например, когда соответствующий шаперон разлагается, то мутация в белке, входящем в состав хрусталика глаза человека, приводит к помутнению хрусталика и катаракте – образованию твердого образования белка.
Сделайте вывод. Живое превращается в неживое.
Вообще, связь живого и неживого намного глубже, чем мы думаем.
Слайд 20 Наличие ассиметричного атома С в аминокислотах приводит к тому, что у нее появляется оптический изомер. Возьмите зеркало и приложите к изображению аминокислоты глицин. Существуют Dи L формы. Совместить их невозможно – они различаются как правая и левая рука. И вновь нам помогает картина Эшера.
Белки в живых организмах образованы только Lаминокислотами. Древние греки тела, в которых наблюдается абсолютное преобладание только одного вида симметрий, назвали кирально чистыми (от греческого слова «хирос» - рука).
Но не только белки имеют свойство киральности.
Человечество прошло длинный путь, чтобы понять, что весь материальный мир на уровне живого оказался кирально чистым, т.е. все частицы, из которых состоит наш мир, имеет одинаковую форму зеркальной симметрии. Но ясно одно, что киральная чистота биосферы, ее гармоничное устройство требуют особого отношения, ибо нарушение приведет к гибели. Природа не снабдила нас средствами защиты от «кирально грязных», т.е. состоящих из смеси двух изомеров. Так, например, получается при искусственном производстве белка. Искусственный белок – смесь двух изомеров. Он не просто не усваивается организмом, но и нарушает его функционирование. Сформулируйте проблему.
С ростом кирально грязных веществ, разрушением симметрии, нарушением гармонии между живым и неживым, формой и содержанием возникает опасность исчезновения живого.
Слайд 21
Задумайтесь над этим. Какой интеллектуальный вклад каждый из нас внес в становлении всеобщей гармонии. Как говорил Фуллен – в чем состоит наше участие во всеобщем интеллектуальном эксперименте, что может один человек сделать во благо или во вред всего человечества.
|
