Cristobalit a tridymit

Cristobalit a tridymit

Cristobality a tridymity jsou drobounké krystalky podobné křemenu, které se nacházejí ve vulkanických lávových proudech či v meteoritech, které dopadly na Zemi z vesmíru. Stejné krystalky se podařilo najít Spitzerovým dalekohledem v okolí mladých hvězd. Tyto krystalky se slepují dohromady a vytvářejí větší částice, které se následně shlukují v zárodky planet. Zajímavé na nich je to, že pro své vytváření protřebují specifické teplotní podmínky v podobě krátkodobého tepelného pulzu – rázových vln.

Ve skutečnosti potřebují tyto krystaly ke svému vzniku teploty vyšší než 1220 K. Ale v prachoplynných discích kolem hvězd takové velké teploty vhodné pro vznik krystalů nejsou. Ideálním prostředím pro vznik krystalků cristobalitu a tridymitu je takové, kde dochází k rychlému ohřevu na velkou teplotu a k následnému prudkému ochlazení. Proto astronomové spekulují o tom, že by tuto roli mohly sehrát rázové vlny – podobné vlny jsou známy například jako sonické rázové vlny v atmosféře za rychle letícím objektem.

Na dolních obrázcích jsou ukázky jednotlivých krystalků pořízené pomocí skenovacího elektronového mikroskopu.

Levý obrázek krystalky cristobalitu a pravý krystalky tridymitu

 

Nano krystaly

Nano krystaly

Nanotechnologie je v dnešní době asi jeden z nejrychleji se rozvíjejících oborů. Moderní věda již našla mnoho praktických aplikací pro nanotechnologické vynálezy. Převážně se jedná o speciální či na přání vyrobené materiály s konkrétními vlastnostmi a podobně. Ovšem totálním unikátem jsou některé jevy, které vznikají při výzkumu nanotechnologií samovolně při určitých kombinacích metod a při hledání nových možností. Jedním z nich jsou speciální nanokrystaly, které jsou někdy nazývány nano-flowers a to pro svoji podobnost s květinami. Podařilo se je objevit náhodně při nanotechnologickém zpracování karbidu křemíku (SiC) a jeho následného vypařování při nanotechnologickém procesu CVD (chemical vapor deposition) za použití katalyzátoru nitridu galia a v rozehřáté atmosféře argonu a metanu. Velikost těchto květinových krystalů je 1-2 mikrometry. Zatím se podařilo zjistit, že tyto nanokrystaly jsou ideálním odpuzovačem vody, protože na jejich povrchu se molekuly vody neudrží ani při minimálním náklonu krystalu, ale to je ostatně vlastnost již několika známých nanoproduktů. Zatím se o žádném uplatnění v praxi neví, ale jelikož je karbid křemíku hojně využíván v elektronice, je možné že v budoucnu tyto krystaly najdou uplatnění právě zde.

Fotky nanokrystalů jsou vytvořeny za pomocí elektronového mikroskopu a tudíž v reálu černobílé (popřípadě ve stupních šedi) - přibarveno uměle za pomocí počítače.

  

  

 

Pro detail klikni na obrázek !

Kvazikrystalická symetrie

Kvazikrystalická symetrie

Symetrie atomů

Atomy v krystalu jsou uspořádané do pravidelné opakující se struktury neboli mřížky, která má velkou míru symetrie. Symetrie zahrnují bodovou symetrii, která měří, jak souměrné jsou atomy rozmístěné kolem daného bodu v mřížce, a translační symetrii, jíž se struktura celé mřížky opakuje v pevně daných vzdálenostech v jednotlivých směrech. Toto je trojdimenzionální struktura v krystalické mřížce. Jako příklad dvojdimenzionální struktury lze uvést například nekonečné pole čtvercových dlaždic.

Ví se, že ve skutečnosti existuje celkem sedmnáct typů krystalografických matematických grup symetrií v rovině – nebo názorněji sedmnáct typů vzorů na tapety. Ve třech dimenzích je přesně třicet dva bodových grup, které zkombinované s posunutími dávají 230 různých typů krystalických symetrií. Tato klasifikace je fundamentální pro fyziku pevných látek. Ve čtyřech dimenzích je 4783 typů krystalů, výsledky pro vyšší dimenze jsou zatím teoretické a neúplné. (Nutno podotknout, že se zde hovoří o matematických rozměrech.)

Kvazikrystalická symetrie

Z klasifikace krystalů vyplývá, že žádná krystalická mřížka nemůže mít pětičetnou symetrii (jako pětiúhelník), vyskytují se jen dvou, tří, čtyř a šestičetné symetrie. Ale nedávno fyzici odhalili novou strukturu pevných látek zvanou kvazikrystal, ve které se pětičetná symetrie vyskytuje. Kvazikrystaly nemají tradiční strukturu krystalu, protože detaily lokální situace se u nich při posunutí mění. Nicméně vykazují jistý druh dalekodosahové struktury – je jen málo možných směrů, ve kterých mohou být vazby mezi atomy, a ty jsou v celém kvazikrystalu stejné. Takové vzory původně objevil R.A.Penrose jako matematickou hříčku, jak je vidět na následujícím obrázku.

Penrose vymyslel dva tvary dlaždic, šipky a draky, kterými lze pokrýt celou rovinu, bez jakékoliv periodicity. A.MacKay našel třídimenzionální verzi těchto dlaždic. Na pevné matematické základy postavili tyto myšlenky D.Levine a P. Steinhardt a v přírodě zpozoroval předpovězený kvazikrystal D.Schechtman se spolupracovníky ve slitině hliníku a manganu.

Arabští učenci a kvazikrystalická struktura

Islámská středověká kultura byla mnohem pokročilejší v matematice, než si moderní vědci doposud mysleli. Ornamenty na zdech mešit tvoří mnohoúhlé, vzájemně do sebe zapadající dlaždice, které se nikdy neopakují v úplně stejných obrazcích. Celý umělecký útvar přesto vytváří dojem zvláštního typu symetrie. A to všechno pět set let před matematickým objevením těchto moderních výpočtů západní matematikou a geometrií, jak ukazuje následující obrázek.

Vznik podobných útvarů popisuje takzvaná kvazikrystalická geometrie, kterou vysvětlil v moderní době až britský matematik Roger Penrose. Odborníci z amerických univerzit se proto domnívají, že staří umělci znali teorii kvazikrystalické geometrie a že ji využili k vytvoření zvláštních předloh, podle kterých vytvářeli obrazce na zdech mešit. Ty se skládaly z pěti na sebe navazujících víceúhelníků – desetiúhelníku, pětiúhelníku, kosočtverce, motýlku a šestiúhelníku. Tato metoda byla použita v mešitě íránského Isfahánu nebo v medrese v iráckém Bagdádu a odtud se postupně začala rozšiřovat po celé Asii.

Mechanicko-akustická kymatika

Mechanicko-akustická kymatika

• Kymatiku na vodě lze provádět i mechanickým způsobem, který je ekvivalentní kymatice za pomocí rezonátoru. Princip je stejný, akorát se použije mechanické vibrace, která je převedena na akustickou vibraci a ta zpětně působí na vodní hladinu.
• Běžně se tento postup používá s tibetskými mísami, kdy se naplní vodou a za postupného otáčení kolíkem z tvrdého dřeva okolo mísy se tato mísa rozezvučí a tento zvuk následně v podobě akustické vibrace působí na vodní hladinu, kde vytváří charakteristické kyma-vlny.
• Na dolním výřezu obrázku je tento pokus proveden s mísou ze skla, která má lepší akustické vlastnosti než mosazné a nebo bronzové mísy.

• Další obrázek ukazuje celkový náhled na mísu. Nejprve se tyto kyma-vlny objevují na okrajích mísy s přibývající intenzitou zvuku (čili síly vibrace nikoliv rychlosti) se rozprostírají směrem k prostředku mísy, což je dáno tvarem mísy a hlavně se tyto vlny šíří od směru původu vibrace – v tomto případě vibrující stěna mísy.

Pro detail klikni na obrázek !

Kyma-vlny na vodě IV

Kyma-vlny na vodě IV

• Na dolních obrázcích jsou frekvence větší než 14000 Hz. Takhle by se dalo pokračovat v podstatě do nekonečna, protože co frekvence to jiný vzor na vodní hladině. Velice efektně to vypadá i z profilu zvětšené lupou, ale zatím mě nenapadá jak to fotit. Lze vytvořit i různé rotační gejzíry a jiné efekty, které využívají vzlínavosti vody v závislosti na vstupní frekvenci. Později se budu zabývat kombinací několika frekvencí a jak se projevuje na vodní hladině.

Zajímavá “housenka”

• Většina tvarů je otázkou velmi přesného nastavení vstupní frekvence, která musí být ve správném poměru k rezonančnímu kmitu křemíkové podložky. Při prvních pokusech jsem si myslel, že jde pouze o mechanickou vibraci, což je pravda u jednoduchých tvarů, ale při podronějším zkoumání jsem zjistil, že mechanická vibrace v kymatice hraje celkem zanedbatelnou roli a to zejména u složitějších obrazců – zde už se uplatňujě nějaký jev, který souvisí se strukturou křemíkových krystalů. (zřejmě piezoelektrický jev – ale ne samozřejmě pouze tento jev, protože kymatiku lze provádět i na různých materiálech, které s tímto jevem nemají nic společného)

Opět jiná frekvence

Detail předchozího

Kyma-vlny na vodě III

Kyma-vlny na vodě III

• Následující obrázky jsou frekvenčně někde kolem 7000-14000 Hz. Při této rychlosti se již jednotlivé vlnění rozestupuje k obvodové části rezonátoru a rotuje společně se zvyšující se vstupní frekvencí. Na prvním obrázku je vidět toto obvodové vlnění, které při detailnějším pohledu vypadá jako vlnění na osciloskopu. Bohužel na fotografiích to nelze zobrazit a to právě díky rychlé rotaci.

• Čím více se zvětšuje vstupní frekvence, tím výrazněji se stávají vlny vystouplejší do prostoru a to hlavně vlivem vzlínavosti vody – o něco zřetelnější je tento jev na rostlinném oleji a hlavně při bočním pohledu. Na spodních obrázcích je tento jev vystoupnutí zachycen – když to pozorujete očima, tak máte dojem jako by se točily lopatky turbíny, což je jistě dáno i kruhovým tvarem rezonátoru.

Detailní snímek pomyslných lopatek

Použita jiná frekvence

Kyma-vlny na vodě II

Kyma-vlny na vodě II

• Na spodních obrázcích je použita větší frekvence z generátoru něco kolem 3000-5000 Hz (jak už jsem řekl uvedené frekvence jsou pouze přibližné později se budu zabývat tím jak se přesně projevují jednotlivé kmity a zda jsou v přesných harmonických násobcích nebo ne). Zde je už použita příliš velká rychlost (frekvence), aby bylo možné rozeznat původní strukturu jevu, ale některé části vykazují až neuvěřitelnou symetrii.

Zvětšeno

Detail předchozího

Kymatika Live

Kymatika Live

Tento obrázek jsem našel na internetu, je to snímek ze záznamu didgeridoo festivalu. Hráč na didgeridoo je snímán mikrofonem a z něho se převádí zvuk do rezonátoru, ze kterého se snímá obraz kyma-vln a následně je projektorem promítán na plátno. Nejsem si úplně jistej jestli je to skutečně kymatika kapaliny na živo a nebo počítačová interaktivní simulace kymatiky (která mnohdy vypadá stejně věrohodně) - nicméně mám vyzkoušeno, že to takhle bezvadně funguje se stejným výsledkem na vlastním didgeridoo

Kyma-vlny na vodě I

Kyma-vlny na vodě I

Pokud chcete s kymatikou začít, tak se mi jeví pro základní demonstraci fenoménu jako ideální voda a nebo řídký rostlinný olej. Všechny své pokusy provádím na piezorezonátoru o velikosti 5 cm, což není sice moc, ale zase nemusíte takovej rezonátor budit větším signálem a na domácí pokusy to stačí. Ideální je fotit na nějakém stativu (bohužel žádnej nemám, tak proto moje fotografie nejsou nic moc), aby si člověk nemusel hrát s foťákem a měl více času na přesné nastavování frekvencí. Protože voda se samozřejmě postupně rozprašuje okolo rezonátoru, čili jí ubývá a vlnění se po chvíli ztratí. Každá sebemenší změna množství vody má za následek změnu rezonanční frekvence. Stručně řečeno je to celé náchylné na jemné doladění a pozorovat se některé vzory dají jenom chvíli.

Piezo měnič

• Dolní obrázky ukazují, jak vypadá struktura základní kyma-vlny. Jde o nízkou frekvenci něco kolem 250-750 Hz (čili dost pomalu na přesné pozorování jevu – samozřejmě kymatika funguje i na mnohem nižších frekvencích, ale díky velké amplitudě nelze tento jev pozorovat pouhým okem, zde už je člověk odkázán na měřící přístroje – přesnou frekvenci nemá smysl uvádět, protože ta je závislá na použitém mediu a samozřejmě na základní frekvenci na které je rezonátor naladěn), takže lze pouhým okem rozpoznat smyčkovou (očka) strukturu. První obrázek je vyfocen kompletně i s celým rezonátorem, na druhém obrázku je zvětšený detail. Vykazuje to značnou podobnost s chaotickým atraktorem.

Detail předchozího obrázku

Krystaly vody II

Typy sněhových vloček

Spodní obrázek ukazuje mezinárodní dělení krystalů sněhových vloček.

Pro detail klikni na obrázek !

Ukázky jednotlivých kategorií sněhových krystalů focených za pomocí mikroskopu v institutu Caltech.

Jednoduchý – Hvězdicovitý – Sektorový

   

Hvěz. výrůstky – Složené hvěz. výrůstky – Sloupečky

  

Jehličky – Sloupečky s víčkem – Dvojité plošky

  

Plošky a hvězdy – Trojúhelníkové – Dvanáctistěnné

  

Růžicovité – S výrůstky – Lemované

  

Pro zvětšení klikni na jednotlivé obrázky!

Krystaly vody I

Sněhové vločky a krystaly

Fenomén krystalů zmrzlé vody neunikl ani oficiální vědecké komunitě, která se snaží zkoumat a pochopit vznik krystalických struktur přímo na bázi molekulární. Ve spojených státech se tímto fenoménem zabývají v Californském technickém institutu Caltech.

Sněhové vločky a sněhové krystaly jsou složeny ze zmrzlé vody čili z ledu. Sněhový krystal jak už samotné jméno nasvědčuje je v podstatě monokrystal ledu. Sněhová vločka je již obecný název, který může zahrnovat pouze jeden krystal a nebo několik krystalů navzájem propojených do řetězců.

Molekula vody v ideálním krystalu tvoří šestiúhelníkovou mříž. Obrázky demonstrují stejný krystal z různých pohledů právě ve své šestiúhelníkové mřížce. Každá červená kulička znázorňuje atom kyslíku O, zatímco šedé tyčinky jsou spojovací atomy vodíku H. Jsou to dva atomy vodíku na jeden atom kyslíku, což je všem známý vzorec vody H2O. Tady vidíme, že šesteronásobná struktura ledu přímo pochází z šestiúhelníkové struktury vody.

Co je vlastně sněhová vločka ?

Sněhové vločky jak si většina lidí myslí, nejsou zmrzlé dešťové kapky. Někdy dešťové kapky skutečně zmrznou při tom jak padají, ale to se nazývá déš’t se sněhem. Při dešti se sněhem tyto částečky neobsahují žádné komplikované ani symetrické struktury, které se nalézají právě ve sněhových krystalech. Sněhové krystaly vznikají kondenzací vodní páry do ledu přímo v mracích. Vzory se poté objeví jak tyto vodní páry postupně krystalizují (čili jednotlivé monokrystaly na sebe narůstají podobně jako krystaly hornin, ale samozřejmě za velice krátký čas).

Nejčastější základní forma sněhového krystalu je šestiúhelníkový hranol, několik ukázek na obrázku nahoře. Šestiúhelníkový hranol se skládá ze dvou šestiúhelníkových bází a ze šesti pravidelných deskových stran. Všimněte si, že šestiúhelníkový hranol může být talířový nebo sloupcový to závisí na tom jak rychle krystal narůstá. Když tyto sněhové krystaly jsou velmi malé, jsou většinou ve formě jednoduchého šestiúhelníkového hranolu. Ale jakmile rostou, větví se do komplexnějších tvarů.

A jaká je morfologie růstu těchto krystalů ?

Vytváření krystalů sněhu v laboratoři ukazuje, že jejich tvary převážně závisí na teplotě a vlhkosti. Toto chování je ukázáno na následujícím obrázku morfologického diagramu.

Pro detail klikni na obrázek!

Morfologické schéma nám říká mnoho o tom, jak jednotlivá forma sněhových krystalů závisí na konkrétních podmínkách. Například vidíme že destičky a hvězdy rostou kolem -2 C (28 F), zatímco sloupce a štíhlé jehličky se projevují blízko -5 C (23 F). Talíře a hvězdy se znovu formují blízko -15 C (5 F) a kombinace talířů a sloupců se projeví zase kolem -30 C (-22 F). Zároveň také ze schématu vidíme, které krystaly inklinují k jednoduché formě tvarů když nasycení vlhkostí je nízké, zatímco komplexnější tvary se projevují ve vyšší vlhkosti. Nejvíce extrémní tvary – dlouhé jehličky jsou kolem -5 C a velké destičky kolem -15 C a to při velmi vysoké vlhkosti.

Proč sněhové krystaly mění tvar tak extrémě s teplotou zůstává zatím naprostou vědeckou záhadou. Jaké různé vlivy ještě působí na molekuly vodních par při vzniku krystalů a jakým přesným způsobem, to se právě snaží zjistit nejnovější vědecké výzkumy.

Masaru Emoto

Dr. Masaru Emoto

Dr.Masaru Emoto se narodil v Japonské Yokohamně r.1943. Zabývá se pro mnohé vědce kontroverzní metodou, která má dokazovat, že voda je schopná si pamatovat určité vzorce informací, které se pak zpětně projevují na její krystalické struktuře. Pokusy probíhají tak, že na vzorky vody nechává působit určité zvukové vibrace a nebo celé skladby autorů, popřípadě i optické jevy v podobě nápisů či vody z určitých lokalit. Posléze vzorky na krátkou dobu hluboce zamrazí a poté jejich krystalické struktury fotí za pomocí mikroskopu. Věří, že na takto použité vzorky působí nejenom optické a akustické vibrace, ale i celé myšlenkové mody včetně emocí či psychických přenosů od druhých lidí či lokalit. Vědci mu zejména vyčítají, že není schopen své pokusy zpětně reprodukovat se stejnými výsledky a že jednotlivé krystaly jsou výsledkem pouze estetického vybírání z velkého množství vzorků, které samozrějmě nemají nic společného s působením jednotlivých emocí či vibrací.

Můj osobní názor je ve stručnosti asi tento. Jsem hluboce přesvědčen, že strukturu všech materiálů ve vesmíru a to nejenom vody, lze pomocí vibrací ať už jakýchkoliv a to včetně myšlenek, měnit či ovlivňovat a taky tvrdím že se to v celém vesmíru děje a ba co více, že je celý vesmír na těchto vibračních modech založen. (viz. teorie strun a superstrun) Ale samozřejmě toto všechno probíhá na kvantové úrovni a také stejně jako všechny kvantové jevy se řídí jinými pravidly, která vycházejí převážně z pravděpodobnostních jevů, které na sebe navzájem všechny působí v jeden okamžik, takže lze velice těžko rozeznat, který jev měl v určitém momentě dominantní místo (což by mohlo vysvětlovat velice nesnadou opakovatelnost těchto jevů, ale taky to může být úplně jinak, protože je si potřeba uvědomit, že i naše věda není všemocná, což ukazují právě i kvantové jevy, kterým v dnešní době nerozumí ani vědci sami).

Několik ukázek Emotových krystalů

  

  

Na horních obrázcích jsou ukázky Emotových krystalů, které údajně vznikly jako reakce na vibrace vysílané různými mantrami, slovními deklaracemi a jiným druhem energetického působení (a to jak negativní, tak i pozitivní – s tím, že u negativních vlivů by mělo docházet k deformacím krystalů a jejich asymetrii). U některých pokusů využíval vodu z určitých lokalit, jako třeba znečištěné vodní toky a nebo naopak průzračné čisté studánky. V podstatě se Emoto snaží dokázat, že voda má paměť, a že reaguje na to jak se k ní chováme. Asi to bude velice podobná myšlenka Sheldrakeových morfických rezonancí.