The science of symmetry - Colm Kelleher

المترجم: Ghalia Turki المدقّق: khalid marbou

When you hear the word symmetry,

عندما تسمع كلمة تناظر،

maybe you picture a simple geometric shape

ربما تتصور شكلا هندسيا بسيطا

like a square or a triangle,

كالـمربع أو المستطيل،

or the complex pattern on a butterfly's wings.

أو الرسم المعقد على أجنحة الفراشة.

If you are artistically inclined,

إذا كانت لديك ميول فنية،

you might think of the subtle modulations of a Mozart concerto,

قد تفكر في التشكيل المتقن لكونشرتو موزارت،

or the effortless poise of a prima ballerina.

أو الاتزان السلس لراقصة الباليه.

When used in every day life,

عندما تستخدم في الحياة اليومية،

the word symmetry represents vague notions of

كلمة تناظر تمثل مفهوما غامضا عن

beauty, harmony and balance.

الجمال والتناسق والتوازن.

In math and science, symmetry has a different,

في الرياضيات والعلوم، للتناظر معنى

and very specific, meaning.

مختلف ومحدد للغاية.

In this technical sense,

بهذا المعنى التقني،

a symmetry is the property of an object.

التناظر هو خاصية الكائن.

Pretty much any type of object can have symmetry,

إلى حد كبير أي نوع من الكائنات يمكن أن يكون متناظرا،

from tangible things like butterflies,

من الأشياء الملموسة كـالفراشات،

to abstract entities like geometric shapes.

إلى الكيانات المجردة كـالأشكال الهندسية.

So, what does it mean for an object to be symmetric?

إذاً، ماذا يعني لكائن أن يكون متناظرًا؟

Here's the definition:

إليكم التعريف:

a symmetry is a transformation that leaves that object unchanged.

التناظر هو التحول الذي يترك ذلك الكائن بدون تغيير.

Okay, that sounds a bit abstract, so let's unpack it.

حسناً، هذا يبدو مجردًا قليلًا، لنقم بشرحه.

It will help to look at a particular example,

سيساعد إذا نظرنا إلى مثال محدد،

like this equilateral triangle.

كهذا الـمثلث متساوي الساقين.

If we rotate our triangle through 120 degrees,

إذا قمنا بتدوير المثلث بمقدار 120 درجة،

around an access through its center,

حول المنفذ من خلال مركزه،

we end up with a triangle that's identical to the original.

سننتهي بمثلث مطابق للمثلث الأصلي.

In this case, the object is the triangle,

في هذه الحالة، الكائن هو المثلث،

and the transformation that leaves the object unchanged

والتحول الذي ترك الكائن دون تغيير

is rotation through 120 degrees.

هو الدوران بمقدار 120 درجة.

So we can say an equilateral triangle is symmetric

إذا يمكننا القول أن المثلث متساوي الساقين متناظر

with respect to rotations of 120 degrees around its center.

فيما يتعلق بدورانه حول مركزه بمقدار 120 درجة.

If we rotated the triangle by, say, 90 degrees instead,

إذا قمنا بتدوير المتثلت بمقدار، لنقل، 90 درجة بدلاً عن ذلك،

the rotated triangle would look different to the original.

سيبدو المثلث الذي قمنا بتدويره مختلفًاعن الأصلي.

In other words, an equilateral triangle is not symmetric

وبعبارة أخرى، المثلث متساوي الساقين ليس متناظرًا

with respect to rotations of 90 degrees around its center.

فيما يتعلق بدورانه حول مركزه بمقدار 90 درجة.

But why do mathematicians and scientists care about symmetries?

لكن لماذا يهتم الرياضيون والعلماء بالتناظر؟

Turns out, they're essential in many fields of math and science.

اتضح، أنه جوهري في العديد من مجالات الرياضيات والعلوم.

Let's take a close look at one example: symmetry in biology.

لنلقِ نظرة أقرب على أحد الامثلة: التناظر في علم الأحياء.

You might have noticed that there's a very familiar kind of symmetry

قد تكون لاحظت أنه يوجد نوع مألوف جدًا من التناظر

we haven't mentioned yet:

لم نذكره بعد:

the symmetry of the right and left sides of the human body.

التناظر للجانب الأيمن والأيسر من جسم الإنسان.

The transformation that gives this symmetry is reflection

التحول الذي يؤدي إلى هذا التناظر هو الانعكاس

by an imaginary mirror that slices vertically through the body.

بواسطة مرآة وهمية توضع خلال الجسم لتقسمه عموديًا.

Biologists call this bilateral symmetry.

يدعو علماء الأحياء هذا بـالتناظر الثنائي.

As with all symmetries found in living things,

كما هو الحال في التناظر الموجود في الكائنات الحية،

it's only approximate,

الذي هو تقريبي فقط،

but still a striking feature of the human body.

لكن ما زال ميزة مدهشة في جسم الإنسان.

We humans aren't the only bilaterally symmetric organisms.

نحن البشر لسنا الكائنات الوحيدة المتناظرة ثنائيًا.

Many other animals, foxes, sharks, beetles,

العديد من الحيوانات الأخرى، الثعالب وأسماك القرش والخنافس،

that butterfly we mentioned earlier,

تلك الفراشة التي ذكرناها سابقًا،

have this kind of symmetry,

لديها هذا النوع من التناظر،

as do some plants like orchid flowers.

وكذلك بعض النباتات كـأزهار الأوركيد.

Other organisms have different symmetries,

الكائنات الأخرى لديها تناظرات أخرى،

ones that only become apparent

تلك التي تصبح واضحة فقط

when you rotate the organism around its center point.

عندما تقوم بتدوير الكائن حول نقطة مركزه.

It's a lot like the rotational symmetry of the triangle we watched earlier.

الأمر يشبه كثيرًا التناظر الدوراني للمثلث الذي شاهدناه سابقًا.

But when it occurs in animals,

لكن عندما يتعلق الأمر بالحيوانات،

this kind of symmetry is known as radial symmetry.

يعرف هذا النوع من التناظر بـالتناظر نصف القطري.

For instance, some sea urchins and starfish

على سبيل المثال، بعض القنافذ ونجوم البحر

have pentaradial or five-fold symmetry,

لديها تناظر بينتاراديال أو تناظر خماسي،

that is, symmetry with respect to rotations of 72 degrees around their center.

الذي هو، تناظر يتعلق بالدوران بمقدار 72 درجة حول مركزها.

This symmetry also appears in plants,

يظهر هذا التناظر بالنباتات كذلك،

as you can see for yourself by slicing through an apple horizontally.

كما يمكنك أن ترى بنفسك عندما تقسم التفاحة أفقيًا.

Some jellyfish are symmetric with respect to rotations of 90 degrees,

بعض قناديل البحر متناظرة فيما يتعلق بالدوران بمقدار 90 درجة،

while sea anemones are symmetric when you rotate them at any angle.

بينما شقائق البحر متناظرة في حال قمت بتدويرها بأي زاوية.

Some corals, on the other hand, have no symmetry at all.

بعض الشعب المرجانية، من ناحية أخرى، ليست متناظرة إطلاقًا.

They are completely asymmetric.

إنها غير متناظرة تمامًا.

But why do organisms exhibit these different symmetries?

لكن لماذا تظهر هذه التناظرات المختلفة على الكائنات؟

Does body symmetry tell us anything about an animal's lifestyle?

هل يخبرنا تناظر الجسد أي شيء عن أسلوب حياة الحيوان؟

Let's look at one particular group:

لننظر في مجموعة واحد على وجه التحديد:

bilaterally symmetric animals.

الحيوانات ذات التناظر الثنائي.

In this camp, we have foxes, beetles, sharks, butterflies,

في هذا الصدد، لدينا ثعالب وخنافس وأسماك قرش وفراشات،

and, of course, humans.

وبشر بالتأكيد.

The thing that unites bilaterally symmetric animals

الأمر الذي يربط الحيوانات ذات التناظر الثنائي

is that their bodies are designed around movement.

أن أجسامها مصممة لتقوم بالحركة.

If you want to pick one direction and move that way,

إذا أردت اختيار اتجاه واحد والتحرك بذاك الاتجاه،

it helps to have a front end

سيكون من المساعد وجود واجهة أمامية

where you can group your sensory organs--

لتصنف أعضائك الحسية--

your eyes, ears and nose.

عيناك وأذناك وأنفك.

It helps to have your mouth there too

سيساعد وجود فمك فيها أيضًا

since you're more likely to run into food

بما أنك أكثر عرضة للوصول إلى الغذاء

or enemies from this end.

أو الأعداء من هذه النهاية.

You're probably familiar with a name for a group of organs,

وربما أنت على دراية باسم مجموعة الأعضاء،

plus a mouth, mounted on the front of an animal's body.

بالإضافة للفم، المتوضعة في مقدمة جسم الحيوان.

It's called a head.

إنها تدعى الرأس.

Having a head leads naturally to the development of bilateral symmetry.

وجود الرأس يؤدي بالطبع إلى تطور التناظر الثنائي.

And it also helps you build streamlined fins if you're a fish,

و يساعدك على بناء زعانف منظمة في حال كنت سمكة،

aerodynamic wings if you're a bird,

وأجنحة هوائية في حال كنت طائرًا،

or well coordinated legs for running if you're a fox.

أو أرجل ذات تناسق جيد للركض في حال كنت ثعلبًا.

But, what does this all have to do with evolution?

لكن، مالذي يجب فعله بكل هذا مع حدوث التطور؟

Turns out, biologists can use these various body symmetries

اتضح أن العلماء يستطيعون استخدام هذه التناظرات الجسدية

to figure out which animals are related to which.

لاكتشاف أي الحيوانات مرتبطة مع الأخرى.

For instance, we saw that starfish and sea urchins have five-fold symmetry.

على سبيل المثال، لقد رأينا أن نجمة البحر وقنفذ البحر لديهم تناظر خماسي.

But really what we should have said was

لكن ما كان علينا قوله فعلًا هو

adult starfish and sea urchins.

قنفذ البحر ونجمة البحر البالغين.

In their larval stage, they're bilateral, just like us humans.

في مراحلهم اليرقية، هم ذوو تناظر ثنائي تمامًا مثلنا نحن البشر.

For biologists, this is strong evidence

بالنسبة لعلماء الأحياء، هذا دليل قوي

that we're more closely related to starfish

على أننا أكثر ارتباطًا بنجم البحر

than we are, to say, corals,

مما نحن عليه، لنقل، بالشعب المرجانية،

or other animals that don't exhibit bilateral symmetry

أو الحيوانات الأخرى التي لا تظهر تناظرًا ثنائيًا

at any stage in their development.

في أي من مراحل تطورها.

One of the most fascinating and important problems in biology

أحد المشاكل الهامة واللافتة في علم الأحياء

is reconstructing the tree of life,

هي إعادة بناء شجرة الحياة،

discovering when and how the different branches diverged.

واكتشاف متى وكيف تشعبت الفروع المختلفة.

Thinking about something as simple as body symmetry

التفكير بشيء بسيط كـ تناظر الجسد

can help us dig far into our evolutionary past

يمكن أن يساعدنا على التعمق أكثر في ماضي تطورنا

and understand where we, as a species, have come from.

و فهم من أين أتينا نحن كـصنف.