Что такое симметрия?
неопределенный пространственный порядок, математическая точная закономерность в размещении
неопределенный замкнутый порядок, математическая точная закономерность в размещении
неопределенный открытый порядок, математическая точная закономерность в размещении
определенный пространственный порядок, математическая точная закономерность в размещении
Это определенный пространственный порядок, математически точная закономерность в размещении. Существует несколько видов симметрии.
Самая распространенная зеркальная симметрия. Она характерна телу человека и большинству животных.
Это сбалансированное распределение повторяющихся частей или форм тела в организме.
В природе и биологии симметрия всегда приблизительна. Например, листья растений, хотя и считаются симметричными, при сложении пополам редко совпадают. Симметрия создает класс шаблонов в природе, где почти точное повторение элемента шаблона происходит путем его отражения или вращения.
Планы тел большинства многоклеточных организмов демонстрируют некоторую форму симметрии, будь то радиальная, двусторонняя или сферическая симметрия.
Набор тех или иных преобразований, сохраняющих некоторый объект неизменным, может быть интерпретирован как совокупность его симметрий.
Становление симметрии как физического учения
В физике и естествознании сформировалось еще одно понятие симметрии, как инвариантность явления или объекта относительно некоторых его преобразований.
Еще в античные времена зародились учение о совместимости и пропорции. Эти идеи явно и неявно присутствовали во всех естественно-философских теориях античности и средневековья. К середине 19 века идею симметрии рассматривали как философскую категорию или принцип мировоззрения, а не как самостоятельную науку в современном понятии. Только с появлением работ Эвариста Галуа (1811 - 1832) о роли перестановки в теории алгебраических уравнений, вернее, с появлением публикации Жордана, посвященной теории Галуа, через 40 лет после его смерти, можно считать приблизительной датой возникновения этой новой теории и началом ее самостоятельного существования.
Далее, Клейн Ф. впервые установил связь между симметриями больших многогранников и группами перестановки. Он также предложил идею о том, что группы преобразований можно взять за основу всех разновидностей геометрии, обнаружив особенности каждого из них.
Таким образом, было осуществлено объединение между теорией групп, чисто алгебраической наукой, и симметриями геометрических объектов. В дальнейшем утверждалось понятие того, что симметрия – это в первую очередь совокупность операций, которые сохраняют точные алгебраические и геометрические соотношения, и эта совокупность имеет структуру группы. Таким образом, идея симметрии получила математическое оформление и соответствующую терминологию.
Симметрии физических законов
При внимательном рассмотрении можно установить, что между всеми природными явлениями существуют определенные устойчивые повторяющиеся взаимосвязи – объективные закономерности. Человечество же познает законы природы – отражение этих закономерностей в нашем сознании.
Законы природы всегда имеют объективный характер и отражают реальные процессы, связывающие явления окружающего мира.
Все физические законы и природные явления подчиняются определенным законам симметрии.
Сегодня известно несколько симметрий физических законов:
- они неизменны или инвариантны относительно переноса (трансляции) в пространстве, что обусловлено однородностью последнего;
- они инвариантны по отношению к поворотам в пространстве. Это свойство связано с изотропией пространства;
- их симметрия определяется и однородностью времени, они инвариантны по отношению к переносам во времени;
Принцип относительности законов природы – это также симметрия по отношению к переходу из одной инерциальной системы отсчета в другую. Эта симметрия устанавливает равнозначность всех инерциальных систем отсчета.
При перестановке двух идеально одинаковых частиц ход физических явлений не изменяется – это так называемая перестановочная симметрия.
Возникли трудности с работой по этой теме? У нас вы можете заказать научную статью по физике по низкой цене!
Комментарии