Симетрія (фізика)

Симетрія у фізиці
Перетворення	Відповідна інваріантність	Відповідний закон збереження
⭥Трансляції часу	Однорідність часу	…енергії
⊠ C, P, CP і T-симетрії	Ізотропність часу	…парності
⭤ Трансляції простору	Однорідність простору	…імпульсу
↺ Обертання простору	Ізотропність простору	…моменту імпульсу
⇆ Група Лоренца (бусти)	Відносність Лоренц-коваріантність	…руху центра мас
~ Калібрувальне перетворення	Калібрувальна інваріантність	…заряду

Симетрія (симетрії) — одне з фундаментальних понять в сучасній фізиці, що відіграє найважливішу роль у формулюванні сучасних фізичних теорій. Симетрії, що враховуються у фізиці, достатньо різноманітні, починаючи з симетрій звичайного тривимірного «Фізичного простору» (такими, наприклад, як дзеркальна симетрія), продовжуючи більш абстрактними і менш наочними (такими як калібрувальна інваріантність).

Деякі симетрії в сучасній фізиці вважаються точними, інші — лише наближеними. Також важливу роль відіграє концепція спонтанного порушення симетрії.

Історично використання симетрії у фізиці простежується з давнини, але найреволюційнішим для фізики в цілому, мабуть, стало застосування такого принципу симетрії, як принцип відносності (як у Галілея, так і у Пуанкаре — Лоренца — Ейнштейна), що стало потім немов зразком для запровадження та використання в теоретичній фізиці інших принципів симетрії (першим з яких став, мабуть, принцип загальної коваріантності, що є достатньо прямим розширенням принципу відносності і привів до загальної теорії відносності Ейнштейна).

Згідно з формулюванням акад. М. С. Гілярова «всі тварини, що активно пересуваються, мають зовнішню двосторонню симетрію, як білатерально симетричні і всі наші засоби транспорту (човен, літак, автомобіль і т. д.)». І двостороння (білатеральна або дзеркальна) симетрія тіл тварин, і зосередження просторового аналізу в головному мозку, що веде надалі до роз'єднання переднього мозку на дві парні півкулі виводяться з основних характеристик поведінки тварин і зовнішнього середовища^[1].

У дзеркальній симетрії тварин і побудованих людиною технічних пристроїв можна бачити вияв принципу збереження симетрії, вперше висунутого Кюрі^[2]: симетрія фізичного тіла, що знаходиться в деякому просторі, визначається симетрією цього простору. Група симетрії двох об'єктів, що становлять єдине ціле, є спільною вищою підгрупою груп симетрії цих об'єктів (принцип симетрії Кюрі).

Теорема Нетер

Докладніше: Теорема Нетер

У 1918 році німецький математик Нетер довела теорему, згідно з якою кожній неперервній симетрії фізичної системи відповідає певний закон збереження. Наявність цієї теореми дозволяє проводити аналіз фізичної системи на основі наявних даних про симетрії, якими ця система володіє. З неї, наприклад, випливає, що інваріантність рівнянь руху тіла з плином часу призводить до закону збереження енергії; інваріантність щодо зміщень у просторі — до закону збереження імпульсу; інваріантність щодо обертань — до закону збереження моменту імпульсу.

Див. також

У Вікісловнику є сторінка симетрія.

Примітки

↑ Мозг как система из двух машин. Архів оригіналу за 26 травня 2012. Процитовано 17 травня 2012.
↑ Curie, P. (1894). Sur la symétrie dans les phénomènes physiques, symétrie d'un champ électrique et d'un champ magnétique. Journal de Physique Théorique et Appliquée (фр.). Т. 3, № 1. с. 393—415. doi:10.1051/jphystap:018940030039300. ISSN 0368-3893. Процитовано 27 листопада 2024.

[Mozg-1] Мозг как система из двух машин. Архів оригіналу за 26 травня 2012. Процитовано 17 травня 2012.

[2] Curie, P. (1894). Sur la symétrie dans les phénomènes physiques, symétrie d'un champ électrique et d'un champ magnétique. Journal de Physique Théorique et Appliquée (фр.). Т. 3, № 1. с. 393—415. doi:10.1051/jphystap:018940030039300. ISSN 0368-3893. Процитовано 27 листопада 2024.

[1]

[2]