Sætningen “Der er ikke to snefnug, der er helt ens” vækker undren i børns hjerter overalt – men hvad siger videnskaben om denne ofte gentagne sandhed? Kort sagt, at skalaen har betydning, når man fremsætter påstande om, hvor ens to objekter kan være.
På det visuelle plan kan man med dyrt laboratorieudstyr skabe snefnug, der ser stort set identiske ud. På molekylært niveau er chancen for to identiske snefnug så astronomisk lille, at det anses for umuligt.
Hvordan dannes snefnug?
På sin hjemmeside forklarer Kenneth G. Libbrecht, der er formand for fysikafdelingen ved California Institute of Technology og en kendt fotograf af snefnug, at inde i en sky har små ændringer i mikromiljøet omkring et snefnug indflydelse på dets form. Det skyldes, at disse ændringer tvinger snefnuggen til at skifte mellem to forskellige krystalliseringsprocesser – facettering og forgrening.
Facettering, den enklere af de to processer, giver sekssidede prismer takket være den atomare struktur af frosne vandmolekyler. Dannelsen af disse sekskantede prismer giver snefnuggene deres berømte sekssidede symmetri.
Enkle sekskantede prismer fremstillet ved facettering. Credit: snowflakes.com.
Branching producerer de kaotiske træk, der strækker sig væk fra de voksende sekskantede prismer; forgrening sker, fordi hjørnerne af disse prismer tiltrækker krystalliserende vanddamp hurtigere end de flade overflader:
Basisk eksempel på forgrening. Credit: snowflakes.com.
Det gentagne skift mellem disse to former for krystalvækst bestemmer i sidste ende et snefnugs karakteristika, forklarer Libbrecht:
Når det tumler gennem skyerne, oplever krystallen konstant skiftende temperaturer og luftfugtigheder, og hver ændring får armene til at vokse lidt forskelligt. Den nøjagtige form af den endelige snekrystal er bestemt af den præcise vej, den har taget gennem skyerne. Men de seks arme tog alle den samme vej, og derfor oplevede de hver især de samme ændringer på de samme tidspunkter.
Kan to snefnug ligne hinanden?
Med hjælp af præcist kontrollerede temperatur- og fugtighedsforhold i sit Caltech-laboratorium har Libbrecht skabt mange “designer-snefnug” og kan endda til en vis grad kontrollere den endelige form. Ved hjælp af denne teknologi har han skabt, hvad han kalder “enæggede tvillingesnefnug” som dette:
Leibrich fortalte via e-mail, at han beskriver disse lignende flager som “enæggede tvillinger”, fordi de ligesom menneskelige tvillinger “helt klart ligner hinanden meget i udseende, men de er ikke *præcis* identiske”. Selv om de ligner hinanden kvalitativt set, vil denne lighed bryde sammen, når man begynder at se på en mindre og mindre skala. Libbrecht sagde:
Visuelt, under mikroskopet, kunne man sige, at de i det væsentlige er identiske. Men hvis man ser på det molekylære niveau, er de langt fra identiske. Så hvis man vil tale om identiske snefnug, er man nødt til at definere præcis, hvad man mener med identisk.
Det er derfor tænkeligt, at to snefnug ser identiske ud, men det er langt fra identisk på molekylært niveau. Begrebet om, at to snefnug er “ens”, afhænger altså af, hvordan begrebet defineres.
Hvad foregår der på molekylært niveau?
På molekylært niveau er sandsynligheden for, at to flager dannes identisk, matematisk umulig i betragtning af det reelt uendelige antal måder at skabe et snefnug på, fortalte Liebrich:
Antallet af mulige måder at arrangere grene og sidegrene på er langt, langt, langt, langt større end selv det samlede antal snefnug, der nogensinde er faldet på Jorden.
Ud over det umulige i, at to helt identiske mikromiljøer for to snefnug kan vokse uden for laboratoriet, så er de kemiske byggesten, der udgør snefnuggen, sandsynligvis heller ikke 100 procent identiske. Det skyldes, at der i naturen findes en lille brøkdel af ilt- og brintisotoper, som er lidt tungere end deres mere almindelige form. Tanken om, at de anomale vandmolekyler, der består af disse tungere atomer, kunne eksistere samme sted i to forskellige flager, er både umulig at påvise og urimelig at antage.
Hvad betyder det overhovedet at være identisk?
Spørgsmålet om, hvorvidt to objekter kan være bogstaveligt talt identiske, har en rig historie inden for både filosofi og teoretisk fysik. Mange filosoffer mener, at spørgsmålet om identiske snefnug er meningsløst, da ingen to objekter – selv ikke atomer – faktisk kan være virkelig identiske.
Denne påstand kaldes populært for “Leibniz’ lov”, og det har været et stærkt debatteret filosofisk spørgsmål i forskellige former i århundreder. Selv om begrebet ville gælde for alt, der betragtes som et objekt, er snefnug en attraktiv måde at illustrere det usandsynlige i, at objekter virkelig ikke kan skelnes fra hinanden, fordi hvert enkelt snefnug, på trods af at de alle er opbygget af vandmolekyler, individuelt producerer ekstremt indviklede og komplekse mønstre.
Visuel lighed mellem snefnug kan kun opnås overfladisk under ekstremt kontrollerede laboratorieforhold. Derfor betragter vi påstanden om, at der ikke er to snefnug, der er nøjagtigt ens, som sand.