Принципы симметрии и законы сохранения

Перед тем как приступать к данному разделу, нужно пояснить, как симметрия, как естественнонаучная категория, в рамках одной темы была связанной с представлениями как раз о пространстве и времени. Данную логическую связь этих трех наиболее значимых понятий физики – пространства, времени и симметрии – возможно проиллюстрировать следующими доводами:

– наиболее значимые законы сохранения связаны, как будет продемонстрировано ниже, с симме-трией как раз пространства и времени;

– схожесть эволюции представлений о пространстве, времени и симметрии, в частности, от кажущейся привычной, обыденной и понятной их сути к сложнейшим, похожим на фантастику представлениям о них же;

соответствие данной эволюции научному способу (см. раздел 1.2), заключа-ющееся в том, что такая, более сложная трактовка сути указанных естественнонаучных категорий конкретно предполагает с их помощью более полное и более точное познание настоящего мира.

В науке считается, что симметрией (от греч. symmetria – соразмерность), как свойством, владеют законы и объекты природы. Для первых симметрия свидетельствует соразмерность (пропорциональность, упорядоченность) элементов объекта природы как совокупности. По выражению германского математика Германа Вейля, симметричным есть предмет, с которым возможно сделать что-то, не изменяя этого предмета. Так, к примеру, равносторонний треугольник по окончании его поворота на 1200 около оси, проходящей через точку пересечения высот этого треугольника, будет смотреться совершенно верно равно как и до поворота. В случае если структура и физическиесвойства объекта природы не изменяются в следствии его поворота (вращения), переноса (перемещения) либо отражения в совершенном плоском зеркале, то говорят, что данный объект симметричен либо инвариантенпо отношению к совершаемым над ним данным преобразованиям, и что этот объект в этом случае имеет геометрическую симметриюуказанных выше видов (форм), либо геометрической симметрией. Подобная симметрия свойственна кристаллам, художественным орнаментам, архитектурным сооружениям, структурам молекул неорганических соединений и вторым объектам отечественной действительности.

Столь же объективным, как симметрия, свойством объектов природы есть противоположное первой понятие асимметрии. Так, структуре живой материи от организма до молекулы свойственно нарушение одной из геометрических симметрий – зеркальной (см. выше). Для организма человека – это функциональная асимметрия полушарий головного мозга (левого, с функцией дискретно-аналитического мышления, и правого, с функцией мышления пространственно-образного), левостороннее размещение сердца и такое же ле-востороннее закручивание кишечника у 99,98% людей и т.д. Более того, у взаимодействующих «живых» молекул строение не просто асимметричное, и вдобавок и комплементарное, в то время, когда в ходе этого сотрудничества (спаривания двух нитей ДНК, соединения фермента с субстратом и т.д.) они подходят друг к другу, как ключ к замку (образное сравнение одного из первооткрывателей ДНК Дж. Уотсона). Так, синтез белков посредством нуклеиновых ки-слот выясняется принципиально вероятным вследствие того что первые содержат лишь «левые» аминокислоты, а вторые – лишь «правые» сахара. Свойство зеркальной асимметрии живого носит название хиральности либо киральности (от греч. cheir – рука). В случае если, предположим, хиральность «живых» молекул изменится на зеркально противоположную, свойство комплементарности ими будет потеряно, возможность сотрудничества провалится сквозь землю, и они станут би-ологическим ядом для любого живого организма. Не зря в свое время Л. Пастер, а после этого и В.И. Вернадский предлагали совершить различие между живой и неживой природой как раз по наличию либо отсутствию хиральности.

Понятие симметрии применимо кроме этого к пространству и времени, но так как в свете неспециализированной теории относительности Эйнштейна они являются не независимые сущности, а определенные типы отношениймежду объектами природы (см. раздел 2.3), симметрия пространства и времени выявляется посредством внешних, по отношению к движущимся в них макроскопическим телам, как к материальным совокупностям, мысленных преобразований (табл. 2.2). Считается, что выявляемые этими преобразованиями

свойства пространства и времени, и имеется подтверждение наличия соответ-ствующих симметрий последних (в том месте же). Наряду с этим в соответствии с той же таблице 2.2, геометрические симметрии объектов природы и геометрические симметрии пространства и времени – это не одно да и то же.

Симметрия законов природы свидетельствует следующее. В случае если эти законы, устанавливающие, как мы знаем (см. раздел 1.2), количественные соотношения между размерами, характеризующими объект природы (совокупность), либо определяющие изменение данных размеров во времени, не изменяются при оп-ределенных преобразованиях, которым возможно подвергнута эта совокупность, то говорят, что эти законы симметричны либо инвариантны относитель-но этих преобразований. Тут лишь направляться уточнить, что симметрия объектов природы – это инвариантность их физических свойств и структуры к совершаемым над ними настоящим преобразованиям (см. выше), а симметрия

Таблица 2.2

Принцип симметрии


Также читать:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: