Ugens ekspertspørgsmål: Kan to iskrystaller være ens?

Kan det virkelig passe, at ikke to iskrystaller er ens? Den slags kan man jo ikke kontrollere, eller hvad? Det får du svar på i denne uges præmierede spørgsmål til Scientariet.

Henrik Jensen spekulerer over om det virkelig kan passe, at to iskrystaller ikke er ens:

Iskrystaller, som vi finder dem i snefnug, fascinerer os ved deres regelmæssige opbygning og mangfoldigheden af former. Men kan det virkelig passe, at ikke to iskrystaller er ens? Den slags kan man jo ikke kontrollere, vil jeg mene.

Leif Rasmussen, tidligere ansat ved DMI og nu pensioneret meteorolog, svarer:

Der findes forskere, der har viet en stor del af livet til studiet af "snestjerner", oprindelig i naturen, siden i laboratoriet.

I dag ved vi, at luftens temperatur- og fugtighedsforhold afgør formen. Små ændringer i den ene eller begge parametre vil give sig udslag. Ved -5 ºC i skyen dannes eksempelvis isnåle, ved -15 ºC dendritiske krystaller (snestjerner), for blot at nævne to former.

Fra en snekrystal starter sin tilværelse som et kim i skyen, til den havner på dit trøjeærme, går der af størrelsesordenen en halv time.

Under faldet har den mødt skiftende temperaturer og vanddampindhold i den omgivende luft, som den løbende har tilpasset sig i form af tilvækst eller fordampning - en tilpasning som fortsætter, mens du kigger på den.

To kim med samme udgangsposition i skyen vil ikke forblive sammen, da turbulens bringer dem fra hinanden. Deres opvækst adskiller sig, og med tiden holder de op med at ligne hinanden i detaljen, ligesom fejl i opbygningen kan opstå.

Det vil altså være på et tidligt tidspunkt i udviklingen, at chancen for at finde tilsyneladende identiske krystaller er størst, det vil sige mens partiklerne endnu er meget små og ukomplicerede. Men her gør et andet forhold sig gældende. Et vandmolekyle består af ét iltatom og to brintatomer, men ikke alle vandmolekyler er ens. Det skyldes, at både ilt og brint optræder i varianter eller isotoper. Vandmolekyler i naturen findes derfor i forskellige former, som vil kunne påvirke krystalformen afhængigt af det enkelte molekyles placering i krystallen.

Alt i alt er der uendelig mange muligheder for indbyrdes afvigelser, og chancen for at finde to identiske snekrystaller er i praksis nul. Noget andet er, at de kan ligne hinanden.

Henrik Jensen vinder to billetter til Experimentariet for sit spørgsmål.

Er du rigtig klog? Nu kan du udfordre dine venner med ekspert-spørgsmål fra Scientariet i Ingeniørens nye Facebook-quiz "Så ka' du lære det!". Klik her for at deltage i quizzen og teste dine venner.

Spørg Scientariet er i dag redigeret af Tine Havkrog Brandenborg, thb@ing.dk.

Kommentarer (17)

Hvis ordet "ens" skal have en praktisk anvendelse må det ikke bruges for rigidt.
Hvis man går tilstrækkeligt langt ned i skala i detaljerne er der vel ret beset ikke nogen som helst tilfælde, hvor 2 ting er fuldstændig identiske.
Om 2 ting er ens må derfor være et spørgsmål der kan besvares på et givet detaljeniveau.
Set med tilstrækkelig lav detaljering er næsten elle snefnug ens.
Med en detaljegrad, hvor man kan se de individuelle forgreninger af krystallerne er de fleste snefnug forskellige.
Selv på dette niveau er det dog latterligt at påstå at der ikke kan eksistere 2 ens snefnug. Der er ganske vist rigtig mange variationsmuligheder, så chancen for at finde 2 ens snekrystaller er oftest uoverskuelig lav, men det er ikke det samme som at det ikke kan ske.

Der er trods alt utrolig mange af dem.

  • 0
  • 0

Jo, men det er vel samme problematik, som med ens fingeraftryk. Man finder højest sandsynlig aldrig svaret, og benytter sig så derfor af statistik.

  • 0
  • 0

Symmetribegrebet, gør det muligt at definere "ens".
Der er ikke nogen fysisk udelukkelseslov der forbyder to iskrystaller at være ens.
Interessant er det snarere om iskrystaller alle har nogle grundlæggende træk der er ens.

  • 0
  • 0

Symmetribegrebet, gør det muligt at definere "ens".

Kan du evt uddybe lidt her?
Hvad er definitionen så i følge symmetribegrebet?

  • 0
  • 0

Kan to iskrystaller være ens?
Svaret må vel være: Ja, to iskrystaller kan godt være ens!

Men sansynligheden for at to samtidige, på Jorden eksisterende, iskrystaller er ens synes ikke ret høj.

Hvis man vil påstå at alle iskrystaller er unikke, så må man vel også forudsætte, at den maksimale størrelse på et iskrystal er uendelig. For i et endeligt rum må vel være et endeligt antal kombinationsmuligheder(?)

  • 0
  • 0

I fysisk grundforskning er symmetri et centralt begreb.

Enshed forudsætter min. to elementers sammenligning, og netop ved to elementers sammenligning, er symmetrien et uundværligt værktøj; er de to elementer fuldstændig symmetriske, er de ens.

  • 0
  • 0

Godt så.

Men hvordan forholder du dig så til spørgsmålet om skala i den sammenhæng?
Det oprindelige svar går jo netop helt ned på atomart niveau for at definere "u-ens-hed".

Mit gæt er at kemikere for eksempel kun sjældent går ned på dette niveau når de vurderer om molekyler er ens.

HVis jeg skal være endnu mere krakilsk, kan man vel påstå at selv en detalje som et atoms termiske svingningretning inden for en gitterstruktur kan variere (for slet ikke at tale om amplituden).

Med andre ord. Selv med symmetribegrebet er det nødvendigt at definere et detaljeringeniveau for at det i praksis er muligt bruge ordet "ens" til noget.

  • 0
  • 0

Er og bliver Nej, og det bliver aldrig muligt at finde to ens snekrystaller, der er lige så unikke og individuelle som atomer, og som Vi selv er, Fx finder man aldrig to Kim Sahl'er, og hvis man gør, så vil et nærmere eftersyn afsløre at det kun er navnet der er det samme, ligesom alle snekrystaller hedder snekrystaller, og atomer hedder atomer, og det kolliderer ikke med realiteterne fra det virkelige liv.

  • 0
  • 0

Claus
Man kan udmærket have et fuldendt teoretisk forlæg, gældende for alle niveauer for naturens fysik.
Bagefter går man ud og ser hvorvidt det holder vand.
Når du kommer helt ned i de små størrelser, er naturen selvsagt svær og måske umulig at håndtere, for os store og klodsede væsener - selv med hjælp fra maskiner. Vi må så slække på det fuldendte og nøjes med at undersøge gennemsnit og undersøge tingene ved lidt større og grovere netmasker - desværre.

Denne begrænsning hindrer os ikke i at definere enshed, ud fra symmetrien - selv om vi ikke får den bekræftet den emperisk.

  • 0
  • 0

  • Hvorfor ikke.
    Holger, du har et bord bestående af mia. af smådele. Bliver de "enige" om samtidigt at flytte sig til højre, vil bordet rykke sig "af sig selv".
    Det er ikke sandsynligt - men fysikken forbyder det ikke. Sådan har jeg læst det, i en bog.
    Så hvorfor ikke to ens iskrystaller, eller to ens Kim Sahl - eller 1000 ens Holger Rene.
  • 0
  • 0

Hej Holger

Jeg forstår ikke helt din argumentation.

Jeg kan snildt acceptere at der ikke er 2 identiske personer i verden, men kan ikke helt se, hvordan du kan skelne samtlige hydrogen atomer i universet fra hinanden.

Med mindre du mener at forskellig position i tid og rum er en tilstrækkeligt forskel til at udelukke "enshed".

Men så har du igen defineret "ens" på en måde så det er et ubrugeligt begreb.

Jeg vil vende din påstand om og hævde:

"Alle snefnug er ens når men ser dem på tilstrækkelig stor afstand"

Bare se på min tegning af en snemand i en snestorm nedenfor:

Mvh.
Claus :-)

  • 0
  • 0

svaret er ja alle iskrystaller er ens

iskrystaller er dannet af vand og har derved vandets egenskaber og den krystalform vand har.

  • 0
  • 0

Ingen mekanisme kan vel principielt hindre, at der dannes millioner af ens snefnug. Det enkelte snefnug kan jo ikke "vide", om der allerede er dannet et med en given form på den anden side af Jorden. Eller om der ligger et par stykker af samme model på den grønlandske Indlandsis. Der er jo ikke noget centralt mønsterregister, som tjekkes, hver gang der dannes et snefnug, blot en hulens masse tilfældigheder i spil.

Men det er jo også det, som Leif Rasmussen indirekte siger i sit svar: "...chancen for at FINDE to identiske snekrystaller er I PRAKSIS nul". De kan teoretisk være derude et sted, men det er umuligt at finde dem.

  • 0
  • 0

Det interessante er måske: Hvordan opstår symmetrien i et større is krystal? I modsætning til fx salt ditto. Altså hvordan "ved" krystallet hvordan det ser ud i den "modsatte" ende/side. Eller er symmetrien bare en illusion?

  • 0
  • 0