The science of symmetry - Colm Kelleher

Translator: Trang Ho Quynh Reviewer: Nhu PHAM

When you hear the word symmetry,

Khi nghe từ "Đối xứng"

maybe you picture a simple geometric shape

có thể bạn sẽ hình dung ra hình học đơn giản như vuông hay chữ nhật

like a square or a triangle,

or the complex pattern on a butterfly's wings.

hoặc phức tạp như hoạt tiết trên cánh bướm

Nếu có thiên hướng nghệ thuật

If you are artistically inclined,

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

có thể bạn sẽ nghĩ tới bản giao hưởng của Mozart

or the effortless poise of a prima ballerina.

hay tư thế thăng bằng của diễn viên múa ba-lê

When used in every day life,

Trong đời sống hàng ngày,

the word symmetry represents vague notions of

từ "đối xứng" dùng để chỉ những ý niệm mơ hồ

beauty, harmony and balance.

về cái đẹp, sự hài hòa hay cân bằng

In math and science, symmetry has a different,

Trong toán học và khoa học, "đối xứng" mang ý nghĩa

and very specific, meaning.

cụ thể khác.

In this technical sense,

Về mặt kĩ thuật,

a symmetry is the property of an object.

đối xứng là tính chất của một vật thể.

Pretty much any type of object can have symmetry,

Có khá nhiều vật thể có tính đối xứng.

from tangible things like butterflies,

từ những thứ hữu hình như bươm bướm,

to abstract entities like geometric shapes.

tới những thứ trừu tượng như hình học.

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

Một vật thể có tính đối xứng nghĩa là sao?

Here's the definition:

Đây là định nghĩa:

a symmetry is a transformation that leaves that object unchanged.

Đối xứng là sự biến đổi mà không làm cho vật thể thay đổi

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

Nghe có vẻ hơi trừu tượng, vậy thì hãy cùng nhau mổ xẻ nhé.

It will help to look at a particular example,

Cùng nhìn vào một ví dụ cụ thể,

like this equilateral triangle.

như hình tam giác đều này.

If we rotate our triangle through 120 degrees,

Xoay nó 120 độ,

around an access through its center,

quanh tâm

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

ta sẽ có một hình tam giác hoàn toàn giống như ban đầu.

In this case, the object is the triangle,

Trong trường hợp này, vật thể là hình tam giác,

and the transformation that leaves the object unchanged

và sự biến đổi khiến vật thể không thay đổi

is rotation through 120 degrees.

chính là phép quay 120 độ

So we can say an equilateral triangle is symmetric

Vì vậy, ta có thể kết luận tam giác đều là đối xứng

with respect to rotations of 120 degrees around its center.

đối với phép quay 120 độ quanh tâm.

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

Thay vào đó, nếu quay 90 độ

the rotated triangle would look different to the original.

hình tam giác lúc sau trông sẽ khác so với ban đầu.

In other words, an equilateral triangle is not symmetric

Nói cách khác, tam giác đều không đối xứng

with respect to rotations of 90 degrees around its center.

với phép quay 90 độ quanh tâm.

But why do mathematicians and scientists care about symmetries?

Nhưng vì sao các nhà khoa học lại quan tâm tới đối xứng?

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

Hóa ra, vì chúng cần thiết trong nhiều lĩnh vực toán và khoa học

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

Hãy cùng tìm hiểu kĩ hơn ở ví dụ sau: sự đối xứng trong sinh học

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

Bạn có lẽ đã để ý thấy một kiểu đối xứng tương tự

we haven't mentioned yet:

chưa được đề cập tới:

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

sự đối xứng trái-phải của cơ thể con người.

The transformation that gives this symmetry is reflection

Sự biến đổi tạo ra tính đối xứng này là sự phản ảnh

by an imaginary mirror that slices vertically through the body.

từ một tấm gương tưởng tượng cắt dọc cơ thể

Biologists call this bilateral symmetry.

Các nhà sinh học gọi nó là đối xứng hai bên (đối xứng trục)

As with all symmetries found in living things,

Sự đối xứng được tìm thấy ở vật sống,

it's only approximate,

chỉ mang tính gần đúng,

but still a striking feature of the human body.

nhưng đây vẫn là tính chất nổi bật của cơ thể con người

We humans aren't the only bilaterally symmetric organisms.

Chúng ta không phải là loài duy nhất có đối xứng hai bên

Nhiều loài động vật khác như cáo, cá mập, bọ cánh cứng,

Many other animals, foxes, sharks, beetles,

that butterfly we mentioned earlier,

và con bướm mà ta nhắc đến trước đó,

have this kind of symmetry,

đều sở hữu kiểu đối xứng này

as do some plants like orchid flowers.

một số loài thực vật như phong lan cũng như vậy.

Các loài khác nhau có tính đối xứng khác nhau,

Other organisms have different symmetries,

ones that only become apparent

điều chỉ thấy rõ khi bạn xoay nó quanh tâm

when you rotate the organism around its center point.

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

khá giống với kiểu đối xứng tâm của hình tam giác mà ta đã thấy

But when it occurs in animals,

Nhưng ở động vật,

this kind of symmetry is known as radial symmetry.

nó được biết đến như đối xứng tỏa tròn

For instance, some sea urchins and starfish

Ví dụ, một số loài nhím biển và sao biển

have pentaradial or five-fold symmetry,

có kiểu đối xứng 5 bên

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

nghĩa là, đối xứng với góc 72 độ quanh tâm.

Kiểu đối xứng này cũng xuất hiện ở thực vật,

This symmetry also appears in plants,

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

các bạn có thể thấy bằng việc cắt ngang một quả táo

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

Một số loài sứa đối xứng với góc quay 90 độ

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

trong khi loài hải quỳ thể hiện tính đối xứng tâm

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

Một số loại san hô lại không hề có tính đối xứng.

They are completely asymmetric.

Chúng hoàn toàn bất đối xứng.

But why do organisms exhibit these different symmetries?

Tuy nhiên, vì sao sinh vật lại có những kiểu đối xứng khác nhau ?

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

Liệu đối xứng cơ thể có cho ta biết về lối sống của các loài ?

Let's look at one particular group:

Hãy cùng quan sát :

bilaterally symmetric animals.

nhóm động vật đối xứng hai bên

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

cáo, bọ cánh cứng, cá mập, bươm bướm,

and, of course, humans.

và tất nhiên, con người.

The thing that unites bilaterally symmetric animals

Điểm chung giữa các loài này

is that their bodies are designed around movement.

là cơ thể chúng được thiết kế cho việc di chuyển.

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

Nếu bạn chọn một hướng và di chuyển theo đó,

it helps to have a front end

cơ thể sẽ tạo ra một giao diện

where you can group your sensory organs--

nơi tập trung các cơ quan cảm giác

your eyes, ears and nose.

mắt, tai và mũi.

It helps to have your mouth there too

Miệng của bạn cũng sẽ ở đó

since you're more likely to run into food

bởi vì chắc chắn ở đó có thức ăn

or enemies from this end.

hoặc kẻ thù

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

Bạn có thể quen thuộc với một nhóm các cơ quan,

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

cộng với miệng, gắn lên mặt trước cơ thể,

It's called a head.

đó gọi là cái đầu.

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

Có một cái đầu sẽ dẫn tới sự phát triển của tính đối xứng hai bên

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

và cũng giúp phát triển vây thủy động nếu bạn là một con cá

aerodynamic wings if you're a bird,

hay đôi cánh khí động nếu bạn là một con chim

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

hoặc những cái chân phối hợp tuyệt vời nếu bạn là một con cáo

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

Thế nhưng, đối xứng thì liên quan gì tới tiến hóa?

Turns out, biologists can use these various body symmetries

Các nhà sinh học có thể sử dụng các kiểu đối xứng

to figure out which animals are related to which.

để xem mối quan hệ giữa các loài

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

Ví dụ, sao biển và nhím biển có dạng đối xứng 5 bên

But really what we should have said was

Nhưng thực sự, ta nên nói là

adult starfish and sea urchins.

Sao biển trưởng thành và nhím biển.

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

Vì ở giai đoạn ấu trùng, chúng ở dạng đối xứng hai bên, như chúng ta.

For biologists, this is strong evidence

Đây là bằng chứng mạnh mẽ cho mối liên hệ giữa ta với sao biển

that we're more closely related to starfish

than we are, to say, corals,

gần gũi hơn so với các loài khác, như san hô,

or other animals that don't exhibit bilateral symmetry

hay các loài không có đối xứng hai bên

at any stage in their development.

ở bất kì giai đoạn phát triển nào.

One of the most fascinating and important problems in biology

Một trong những vấn đề quan trọng và hấp dẫn trong sinh học

is reconstructing the tree of life,

chính là tái cấu trúc đời sống thực vật,

discovering when and how the different branches diverged.

phát hiện khi nào và làm thế nào các nhánh cây tách ra

Thinking about something as simple as body symmetry

Suy nghĩ về thứ đơn giản như đối xứng cơ thể

can help us dig far into our evolutionary past

có thể giúp đào sâu hơn về sự tiến hóa trong quá khứ

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

và hiểu ra nguồn gốc của chúng ta, như một loài sinh vật.