The science of symmetry - Colm Kelleher

Translator: Ali Hosseini Reviewer: soheila Jafari

When you hear the word symmetry,

وقتی شما کلمه تقارن را می شنوید،

maybe you picture a simple geometric shape

ممکن است شکل ساده هندسی را در ذهنتان تصور کنید،

like a square or a triangle,

مثل یک مربع و یا مثلت،

or the complex pattern on a butterfly's wings.

یا الگوی پیچیده روی بالهای پروانه.

If you are artistically inclined,

اگرشما تمایل به هنر داشته باشید،

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

ممکن است به تلفیق لطیف قطعه هنری موتزارت،

or the effortless poise of a prima ballerina.

یا وقار بدون تلاش یک رقصنده فکر کنید.

When used in every day life,

درزندگی روزمره،

the word symmetry represents vague notions of

کلمه تقارن مفاهیم مبهمِ

beauty, harmony and balance.

زیبایی، تناسب و تعادل را ارائه می‌دهد.

In math and science, symmetry has a different,

در ریاضیات و علوم، تقارن معنی متفاوت،

and very specific, meaning.

و خیلی خاصی دارد.

In this technical sense,

درمفهوم فنی،

a symmetry is the property of an object.

تقارن ویژگی شیئ می‌باشد.

Pretty much any type of object can have symmetry,

تقریبا هر نوع شیئی می‌تواند تقارن داشته باشد،

from tangible things like butterflies,

از چیزهای قابل لمس مانند پروانه‌ها گرفته،

to abstract entities like geometric shapes.

تا مفاهیم انتزاعی مانند اشکال هندسی.

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

پس معنای متقارن بودن یک شئ چیست؟

Here's the definition:

حالا به معنی آن می‌پردازیم:

a symmetry is a transformation that leaves that object unchanged.

تقارن یک دگردیسی می‌باشد که شیئ را بدون تغییر باقی می‌گذارد.

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

خوب کمی انتزاعی شد، پس بیایید مسئله را باز کنیم.

It will help to look at a particular example,

یک مثال به ما کمک می‌کند،

like this equilateral triangle.

مانند این مثلث متساوی الاضلاع.

If we rotate our triangle through 120 degrees,

اگر مثلثمان را ۱۲۰ درجه بچرخانیم،

around an access through its center,

بر حول یک محوری که از مرکز می‌گذرد،

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

به مثلثی می‌رسیم که دقیقاً عین مثلث اصلی است.

In this case, the object is the triangle,

دراین مثال، شئ مثلث می‌باشد،

and the transformation that leaves the object unchanged

و دگردیسی که شئ را بدون تغییر باقی می‌گذارد

is rotation through 120 degrees.

چرخش ۲۳۰ درجه حول محور مرکزی می‌باشد.

So we can say an equilateral triangle is symmetric

پس می‌توانیم بگوییم که مثلث متساوی الاضلاع متقارن است

with respect to rotations of 120 degrees around its center.

باتوجه به چرخش ۱۲۰ درجه حول مرکز آن.

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

اگر مثلث را مثلا ۹۰ درجه می‌چرخاندیم،

the rotated triangle would look different to the original.

مثلث چرحش یافته ظاهری متفاوت نسبت به مثلث اصلی داشت.

In other words, an equilateral triangle is not symmetric

به عبارتی، مثلث متساوی الاضلاع متقارن نیست

with respect to rotations of 90 degrees around its center.

با توجه به چرخش ۹۰ درجه در حول محور مرکزی.

But why do mathematicians and scientists care about symmetries?

ولی اصلاً چرا ریاضیدانان و دانشمندان به تقارن اهمیت خاصی می‌دهند؟

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

از آنجا که آنها اساس بسیاری از شاخه‌های ریاضی و علوم هستند.

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

بیایید از نزدیک به یک مثال تقارن در زیست شناسی نگاه کنیم.

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

ممکن است تابحال به تقارن آشنای آن دقت کرده باشید

we haven't mentioned yet:

که هنوز به آن اشاره نکردیم:

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

تقارن سمت چپ و راست بدن انسان.

The transformation that gives this symmetry is reflection

عملیاتی که این تقارن را به ما نشان می‌دهد انعکاسی توسط

by an imaginary mirror that slices vertically through the body.

آینه‌ای خیالی است که بدن را ازوسط نصف می‌کند.

Biologists call this bilateral symmetry.

زیست شناسان این را تقارن دوطرفه می‌گویند.

As with all symmetries found in living things,

تمامی تقارن‌های کشف شده در موجودات زنده،

it's only approximate,

تقریبی هستند،

but still a striking feature of the human body.

ولی این یک ویژگی قابل توجه بدن انسان است.

We humans aren't the only bilaterally symmetric organisms.

ما انسانها تنها موجودات متقارن دوطرفه نیستیم.

Many other animals, foxes, sharks, beetles,

بسیاری از حیوانات دیگر مثل روباه، کوسه، سوسک،

that butterfly we mentioned earlier,

همان پروانه‌ای که جلوتر مثال زدیم،

have this kind of symmetry,

همین نوع از تقارن را دارند،

as do some plants like orchid flowers.

وهمچنین بعضی گلها مثل ارکیده.

Other organisms have different symmetries,

بقیه موجودات زنده تقارن‌های متفاوتی دارند،

ones that only become apparent

که آشکار شدن آن

when you rotate the organism around its center point.

وقتی است که آن موجود را حول مرکزش بچرخانید.

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

این بسیار شبیه تقارن چرخشی مثلث است که جلوتر آن را دیدیم.

But when it occurs in animals,

این مورد را در حیوانات،

this kind of symmetry is known as radial symmetry.

به عنوان تقارن شعاعی می‌شناسند.

For instance, some sea urchins and starfish

برای مثال، بعضی خارپشت‌های دریایی و ستاره دریایی

have pentaradial or five-fold symmetry,

تقارن پنج گانه دارند،

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

این، تقارنی باتوجه به چرخش‌های ۷۲ درجه حول مرکزشان است.

This symmetry also appears in plants,

این نوع تقارن در گیاهان نیز یافت می‌شود،

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

مثل هنگام قطعه قطعه کردن سیب وقتی بصورت افقی آن را مشاهده کنید.

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

بعضی عروس‌های دریایی با اعمال چرخش‌های ۹۰ درجه متقارن هستند،

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

درحالی که شقایق‌های دریایی با چرخش در هر زاویه‌ای متقارن هستند.

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

بعضی مرجان‌ها، ازسوی دیگر، هیچ گونه تقارنی ندارند.

They are completely asymmetric.

آنها کاملاً نامتقارن هستند.

But why do organisms exhibit these different symmetries?

ولی چرا موجودات زنده تقارن‌های متفاوت را به نمایش می‌گذارند؟

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

آیا تقارن بدن چیزی را در مورد شیوه زندگی حیوانات به ما می‌گوید؟

Let's look at one particular group:

بیایید به گروه خاصی نگاه کنیم:

bilaterally symmetric animals.

حیوانات با تقارن دوطرفه.

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

در این گروه، روباه‌ها، سوسک‌ها،کوسه‌ها، پروانه‌ها،

and, of course, humans.

و البته انسانها را داریم.

The thing that unites bilaterally symmetric animals

چیزی که حیوانات با تقارن دوطرفه را به هم پیوند می‌دهد

is that their bodies are designed around movement.

این است که بدن آنها برای حرکت کردن طراحی شده است.

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

اگرشما جهتی را انتخاب و به سمت آن حرکت کنید،

it helps to have a front end

بهتر است که یک سمت ما به جلو باشد

where you can group your sensory organs--

تا بتوانید اعضای حسی را گروه‌بندی کنید

your eyes, ears and nose.

چشمها، گوشها و بینی.

It helps to have your mouth there too

بهتر است دهان را هم داشته باشید

since you're more likely to run into food

از آنجایی که علاقه دارید به سمت غذا بروید

or enemies from this end.

و یا به سمت دشمنانتان از این سمت حرکت کنید.

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

احتمالا با نام گروهی از عضوها آشنا هستید،

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

به اضافه دهان، که در جلوی بدن انسان واقع شده است.

It's called a head.

به آن سر می‌گویند.

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

داشتن یک سر بصورت طبیعی به ایجاد تقارن دوطرفه می‌رود.

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

همچنین عضوهایی چون باله‌های کارآمد ماهی،

aerodynamic wings if you're a bird,

بالهای هیدرودینامیک پرنده،

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

و یا پاهای باهم هماهنگ روباه برای دویدن، کمک کننده حرکت هستند.

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

اما، همه ی اینها چه ربطی به تکامل دارد؟

Turns out, biologists can use these various body symmetries

زیست شناسان از تقارن‌های مختلف بدن استفاده می کنند

to figure out which animals are related to which.

تا بفهمند که کدام حیوان با دیگری ارتباط دارد.

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

برای مثال، دیدیم که ستاره دریایی و خارپشت دریایی هردو تقارن پنج طرفه دارند.

But really what we should have said was

ولی چیزی که باید می گفتیم این بود که

adult starfish and sea urchins.

ستاره دریایی بالغ و خارپشت دریایی.

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

در مرحله لاروی، آنها هم تقارن دوطرفه دارند، درست مثل ما انسانها.

For biologists, this is strong evidence

برای زیست شناسان این یک مدرک محکم است

that we're more closely related to starfish

که ما به ستاره های دریایی نزدیکتریم

than we are, to say, corals,

تا به مثلاً مرجان‌ها،

or other animals that don't exhibit bilateral symmetry

ویا دیگر حیواناتی که تقارن دوطرفه ندارند

at any stage in their development.

درهیچ مرحله ای از تکاملشان.

One of the most fascinating and important problems in biology

یکی از شگفت انگیز ترین و مهم ترین مشکلات در زیست شناسی

is reconstructing the tree of life,

دوباره سازی درخت زندگی می باشد،

discovering when and how the different branches diverged.

کشف اینکه کِی و چگونه شاخه های مختلف انشعاب شده اند.

Thinking about something as simple as body symmetry

فکرکردن درمورد چیزی به سادگی تقارن بدن

can help us dig far into our evolutionary past

می تواند ما را به گذشته تکاملی رهنمون سازد

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

و اینکه ما به عنوان گونه ها، از کجا آمده ایم.