The science of symmetry - Colm Kelleher

Traduttore: Alessandra Tadiotto Revisore: Alessandro Mannara

When you hear the word symmetry,

Quando sentite la parola simmetria

maybe you picture a simple geometric shape

forse immaginate una semplice figura geometrica,

like a square or a triangle,

come un quadrato o un rettangolo,

or the complex pattern on a butterfly's wings.

oppure il complesso disegno sulle ali di una farfalla.

Se avete inclinazioni artistiche,

If you are artistically inclined,

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

penserete alle sottili modulazioni di un concerto di Mozart

or the effortless poise of a prima ballerina.

o alla posa naturale di una prima ballerina.

When used in every day life,

Quando usata nel linguaggio comune,

the word symmetry represents vague notions of

la parola simmetria viene vagamente associata a concetti quali

beauty, harmony and balance.

bellezza, armonia ed equilibrio.

In math and science, symmetry has a different,

In matematica e scienze, la simmetria ha un signficato

and very specific, meaning.

diverso, molto specifico.

In this technical sense,

In chiave tecnica,

a symmetry is the property of an object.

una simmetria è la proprietà di un oggetto.

Pretty much any type of object can have symmetry,

Praticamente ogni tipo di oggetto può avere simmetria,

da entità tangibili come le farfalle,

from tangible things like butterflies,

to abstract entities like geometric shapes.

a concetti astratti come le figure geometriche.

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

Allora, cosa significa che un oggetto è simmetrico?

Here's the definition:

Ecco la definizione:

a symmetry is a transformation that leaves that object unchanged.

una simmetria è una trasformazione che lascia inalterato l'oggetto.

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

Beh, sembra un po' astratta, quindi cerchiamo di semplificarla.

It will help to look at a particular example,

Ci aiuterà osservare un esempio particolare,

like this equilateral triangle.

come questo triangolo equilatero.

If we rotate our triangle through 120 degrees,

Se ruotiamo il triangolo di 120 gradi,

around an access through its center,

attorno a un fulcro nel suo centro,

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

otteniamo un triangolo che è esattamente uguale all'originale.

In this case, the object is the triangle,

In questo caso, l'oggetto è il triangolo,

and the transformation that leaves the object unchanged

e la trasformazione che ha lasciato inalterato l'oggetto

is rotation through 120 degrees.

è una rotazione di 120 gradi.

So we can say an equilateral triangle is symmetric

Quindi possiamo affermare che un triangolo equilatero è simmetrico

with respect to rotations of 120 degrees around its center.

rispetto ad una rotazione di 120 gradi attorno al suo centro.

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

Se invece ruotassimo il triangolo di 90 gradi,

the rotated triangle would look different to the original.

il triangolo ruotato apparirebbe diverso dall'originale.

In other words, an equilateral triangle is not symmetric

In altre parole, un triangolo equilatero non è simmetrico

with respect to rotations of 90 degrees around its center.

rispetto ad una rotazione di 90 gradi attorno al suo centro.

But why do mathematicians and scientists care about symmetries?

Ma perché i matematici e gli scienziati danno tanta importanza alle simmetrie?

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

Perché sono essenziali in molti campi della matematica e della scienza.

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

Diamo un'occhiata a un esempio: la simmetria in biologia.

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

Potreste aver notato che esiste un tipo di simmetria molto familiare

we haven't mentioned yet:

che non è stato ancora menzionato:

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

la simmetria della parte destra e sinistra del corpo umano.

The transformation that gives this symmetry is reflection

La trasformazione che dà luogo a questa simmetria è la riflessione

by an imaginary mirror that slices vertically through the body.

su uno specchio immaginario che divide verticalmente in due il corpo.

Biologists call this bilateral symmetry.

I biologi la chiamano simmetria bilaterale.

As with all symmetries found in living things,

E come tutte le simmetrie presenti negli esseri viventi,

it's only approximate,

è solo approssimativa,

but still a striking feature of the human body.

ma resta comunque una caratteristica fondamentale del corpo umano.

We humans aren't the only bilaterally symmetric organisms.

Gli esseri umani non sono gli unici organismi a simmetria bilaterale.

Many other animals, foxes, sharks, beetles,

Molti altri animali, come le volpi, gli squali, le blatte,

that butterfly we mentioned earlier,

la farfalla di prima,

have this kind of symmetry,

hanno questo tipo di simmetria,

as do some plants like orchid flowers.

e anche certi fiori come le orchidee.

Other organisms have different symmetries,

Altri organismi hanno simmetrie diverse,

ones that only become apparent

che si notato soltanto

when you rotate the organism around its center point.

quando si ruota l'organismo attorno al suo centro.

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

Qualcosa di molto simile alla simmetria rotatoria che abbiamo visto prima.

But when it occurs in animals,

Ma quando avviene negli animali,

this kind of symmetry is known as radial symmetry.

questo tipo di simmetria è nota come simmetria radiale.

For instance, some sea urchins and starfish

Per esempio, alcuni ricci di mare e stelle marine

have pentaradial or five-fold symmetry,

hanno una simmetria pentaradiale ovvero ripetuta cinque volte,

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

una simmetria su una rotazione di 72 gradi attorno al centro.

This symmetry also appears in plants,

Questa simmetria compare anche nelle piante,

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

e lo potete comprendere da soli se tagliate orizzontalmente a metà una mela.

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

Alcune meduse sono simmetriche rispetto a rotazioni di 90 gradi,

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

mentre gli anemoni di mare sono simmetrici rispetto a qualsiasi angolo di rotazione.

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

Alcuni coralli, invece, non hanno alcuna simmetria.

They are completely asymmetric.

Sono totalmente asimmetrici.

But why do organisms exhibit these different symmetries?

Ma perché gli organismi mostrano queste diverse simmetrie?

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

Cosa ci può dire la simmetria di un corpo sullo stile di vita di un animale?

Let's look at one particular group:

Guardiamo un gruppo particolare:

bilaterally symmetric animals.

gli animali a simmetria bilaterale.

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

In questo gruppo ci sono volpi, scarafaggi, squali, farfalle

and, of course, humans.

e, naturalmente, gli esseri umani.

The thing that unites bilaterally symmetric animals

Ciò che unisce gli animali a simmetria bilaterale

is that their bodies are designed around movement.

è che i loro corpi sono progettati per il movimento.

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

Se ci si vuole muovere in una certa direzione,

it helps to have a front end

è utile avere un lato frontale

where you can group your sensory organs--

in cui siano raggruppati gli organi di senso, ossia

your eyes, ears and nose.

occhi, orecchie e naso.

It helps to have your mouth there too

Serve anche averci la bocca,

since you're more likely to run into food

dato che da questo lato sarà più facile imbattersi

or enemies from this end.

in cibo o nemici.

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

Probabilmente saprete come si chiama il gruppo di organi,

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

compresa la bocca, posti sulla parte frontale del corpo di un animale.

It's called a head.

Si tratta della testa.

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

Avere una testa porta in maniera naturale allo sviluppo di una simmetria bilaterale.

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

E aiuta anche a sviluppare pinne se siete un pesce,

aerodynamic wings if you're a bird,

ali aerodinamiche se siete un uccello,

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

e zampe adatte alla corsa se siete una volpe.

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

Ma cosa ha a che fare tutto questo con l'evoluzione?

Turns out, biologists can use these various body symmetries

Beh, i biologi possono utilizzare queste diverse simmetrie corporee

to figure out which animals are related to which.

per capire quali animali sono in relazione con altri.

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

Ad esempio, sappiamo che le stelle e i ricci di mare

hanno simmetria pentaradiale,

But really what we should have said was

ma avremmo dovuto dire che ciò vale solo

adult starfish and sea urchins.

per i ricci e le stelle adulti.

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

Allo stadio larvale, sono bilaterali come gli esseri umani.

For biologists, this is strong evidence

Per i biologi, questa è una prova schiacciante

that we're more closely related to starfish

del fatto che siamo più vicini alle stelle marine

than we are, to say, corals,

che non ai coralli,

or other animals that don't exhibit bilateral symmetry

o altri animali che non mostrano una simmetria bilaterale

at any stage in their development.

in nessuno stadio di sviluppo.

One of the most fascinating and important problems in biology

In biologia, uno dei problemi più affascinanti e importanti

is reconstructing the tree of life,

è la ricostruzione dell'albero della vita,

discovering when and how the different branches diverged.

scoprire quando e come sono avvenute le varie ramificazioni.

Thinking about something as simple as body symmetry

Riflettere su concetti semplici come la simmetria corporea

can help us dig far into our evolutionary past

può aiutarci a fare luce sul nostro passato evolutivo

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

e a comprendere quali sono le origini della nostra specie.