¿Cómo sabemos que cada copo de nieve es único?

Pregunta divertida … si hubiera 2 copos de nieve idénticos, ¿quién lo sabría alguna vez?

La respuesta corta es que no sabemos con 100% de certeza que cada copo de nieve es único, pero podemos estar muy seguros.

La respuesta larga depende en cierta medida de su definición de “único” (¿macroscópico, microscópico o molecular?) Y su definición de “copo de nieve” (¿qué tan pequeño debería ser el copo de nieve para que ya no sea un copo de nieve?). Pero más o menos, se trata de probabilidad.

Algunas cosas en la naturaleza son exactamente iguales (partículas elementales, por ejemplo). A medida que las moléculas aumentan en complejidad, aumenta la probabilidad de que difieran entre sí. El agua, por ejemplo, es 2 moléculas de hidrógeno + 1 molécula de oxígeno. Sin embargo, las moléculas de agua naturales pueden contener un átomo de deuterio en lugar de uno de los hidrógenos, y a veces, la molécula de oxígeno contendrá los isótopos 18 o 17 en lugar del isótopo común 16 (que representa el 99.762% de los isótopos de oxígeno naturales) , ya haciéndolos “no únicos”.

Veamos solo la variación de oxígeno: un copo de nieve de 1 mg, por ejemplo, contiene aproximadamente 3.34e13 moléculas de agua. De estas, 7.95e10 moléculas contendrían los isótopos 17 o 18 en lugar de 16. Estas 7.95e10 moléculas diferentes se dispersarán por todo el copo de nieve y pueden prestarle diferentes diseños. Si observamos un copo de nieve muy pequeño (un picogramo de copo de nieve), que contendría unas 33 moléculas de agua, entonces menos de una molécula será diferente, y en realidad sería razonable suponer que podría encontrar 2 copos de nieve. que son idénticos entre sí

Sin embargo, mirando el panorama general de un solo copo de nieve:
Hay cientos, si no miles, de características en ese solo copo de nieve (intente contar el número de picos individuales) … Cada uno de ellos se independizó el uno del otro. Según la probabilidad, hay N! permutaciones para N cosas. Entonces, si hay, digamos, 100 de esos picos individuales, entonces hay 10 ^ 157 permutaciones a ese arreglo.
Para dar una idea de qué tan grande es ese número, hay 10 ^ 80 número de átomos en todo el universo observable. ¡Esa es una diferencia de 10 ^ 77 veces!

Y así es como sabemos con un alto grado de certeza, que cada copo de nieve que ha caído en la historia del universo ha sido único.

No lo son, la razón por la cual los copos de nieve difieren es porque la forma de crecimiento está determinada por las condiciones locales, ya que los copos se arremolinan alrededor de la nube, es muy poco probable que dos copos atraviesen exactamente la misma secuencia de condiciones para que obtengan diferentes formas. . ¡Aparentemente bajo condiciones muy estables (y únicas) todas pueden tener la misma forma!

No podíamos estar seguros de que todos los copos de nieve fueran diferentes, pero parecía muy, muy, muy probable que lo fueran.

Sin embargo, encontrar un par de copos de nieve idénticos demuestra que toda la teoría está equivocada. … y acabamos de hacer eso.

Había escuchado sobre este hallazgo hace mucho tiempo, pero solo tomaré prestado el enlace que Chris Rentsch ya manejó por su respuesta, ya que explica las matemáticas, los errores y el eventual descubrimiento de copos de nieve idénticos:

“Por lo tanto, me sorprendió gratamente leer en el boletín de la Sociedad Meteorológica Americana que Nancy Knight, del Centro Nacional de Investigación Atmosférica, descubrió recientemente cristales de nieve coincidentes. Los cristales en cuestión ciertamente no son escamas en el sentido habitual, sino más bien huecos prismas hexagonales. Tampoco son absolutamente idénticos, pero vamos, si insistes en bajar al nivel molecular, nada es idéntico. Están lo suficientemente cerca para mí “.
http://www.straightdope.com/colu

Porque el investigador de Caltech Kenneth G. Libbrecht lo dijo en Snowflakes – No Two Alike? http://www.its.caltech.edu/~atom

Básicamente, pueden ser pequeños, pero a medida que los agrega en estructuras más complejas, se vuelve estadísticamente improbable.

La forma de un copo de nieve se basa en la temperatura a la que se forma el cristal y también en la humedad del aire. Dado que los copos de nieve individuales siguen diferentes caminos en su camino hacia el suelo y experimentan diferentes temperaturas y humedad en el camino, la probabilidad de que dos copos de nieve sean idénticos es prácticamente cero.

Realmente no lo hacemos, pero debe estar bastante cerca ya que nadie ha reportado un par coincidente. Las posibilidades de encontrar dos idénticas juntas en el espacio y en el tiempo son muy muy pequeñas.

Es similar a generar una clave GUID usando computadoras, no estamos seguros de que siempre será único, pero siempre fue estadísticamente.