اختر منطقتك 
حالة الطقس 
النسخة الأصلية ل هذه القصة ظهر في مجلة Quanta.
منذ اكتشافهم في عام 1982 ، فإن المواد الغريبة المعروفة باسم شبه البلورات لديها الفيزياء والكيميائيين. ترتب ذراتهم نفسها إلى سلاسل من الخماسي ، والأشكال الأخرى ، والأشكال الأخرى لتشكيل أنماط لا تكرر أبدًا. يبدو أن هذه الأنماط تتحدى القوانين الفيزيائية والحدس. كيف يمكن للذرات “معرفة” كيفية تكوين ترتيبات غير متكررة دون فهم متقدم للرياضيات؟
وقال وينهاو صن ، عالم المواد بجامعة ميشيغان: “إن البلورات شبه هي واحدة من تلك الأشياء التي كعالم مواد ، عندما تتعرف عليها لأول مرة ، أنت تحب ،” هذا مجنون “.
في الآونة الأخيرة ، على الرغم من ذلك ، قامت مجموعة من النتائج بتقشير بعض أسرارها. في إحدى الدراسات ، قامت Sun والمتعاونون بتكييف طريقة لدراسة البلورات لتحديد أن بعض البلورات على الأقل مستقرة الديناميكية الحرارية-لن تستقر ذراتها في ترتيب منخفض للطاقة. يساعد هذا الاكتشاف في شرح كيف ولماذا تتشكل البلورات. لقد أسفرت دراسة ثانية عن طريقة جديدة للمهندس شبه البلورات ومراقبتها في عملية التكوين. وقامت مجموعة أبحاث ثالثة بتسجيل خصائص غير معروفة من قبل هذه المواد غير العادية.
تاريخيا ، كانت البلورات شبه صعبة في إنشاء وتوصيف.
وقال شارون غلوتزر ، وهو عالم فيزيائي حسابي ومقره بجامعة ميشيغان ولكن لم يشارك في هذا العمل: “ليس هناك شك في أن لديهم خصائص مثيرة للاهتمام”. “لكن القدرة على جعلها بكميات كبيرة ، لتوسيع نطاقها ، على المستوى الصناعي – (ذلك) لم يشعروا بأنهم غير ممكنين ، لكنني أعتقد أن هذا سيبدأ في إظهار كيفية القيام بذلك بشكل متكرر.”
التماثلات “المحظورة”
قبل ما يقرب من عقد من الزمان ، اكتشف الفيزيائي الإسرائيلي دان شيختمان الأمثلة الأولى من البلورات في المختبر ، فكر الفيزيائي الرياضي البريطاني روجر بينروز في “شبه شبه” – ولكنه لا يتكرر تمامًا – من شأنه أن يظهر في هذه المواد.
طورت Penrose مجموعات من البلاط التي يمكن أن تغطي طائرة لا حصر لها بدون فجوات أو تداخل ، في أنماط لا تتكرر ولا يمكنها. على عكس الفسيلية المصنوعة من مثلثات ، مستطيلات ، وسداسي – تتناثر عبر اثنين أو ثلاثة أو أربعة أو ستة محاور ، وأي مساحة البلاط في أنماط دورية – تماثل الأغطية “محظور” خمسة أضعاف. تشكل البلاط ترتيبات خماسية ، ومع ذلك لا يمكن للبنتاجون أن يناسبوا بشكل مريح جنبًا إلى جنب لإبلاغ الطائرة. لذلك ، في حين أن البلاط محاذاة على طول خمس محاور وفسيفساء ما لا نهاية ، فإن أقسام مختلفة من النمط تبدو متشابهة فقط ؛ التكرار الدقيق مستحيل. قامت طبقة Penrose شبه الكواسيبرية بغطاء العلمي الأمريكي في عام 1977 ، قبل خمس سنوات من القفز من الرياضيات الخالصة إلى العالم الحقيقي.
