2. Simetria gauge
spațiu 3.Simmetriya - timp și legile de conservare
4.Simmetriya și asimetrie a celor vii
simetrie 5.Narushenie ca sursă de sine
6. Asimetria și viață
Lista literaturii second-hand
1. Conceptul de simetrie
Una dintre cele mai importante descoperiri ale științei moderne este faptul că diversitatea lumii fizice înconjurătoare este asociată cu o anumită încălcare a anumitor simetrii. Pentru a face această afirmație mai clară, să ia în considerare mai mult conceptul de simetrie. „Symmetrical denotă ceva care are un raport bun de proporții și simetrie - tipul de consistență părți separate, care le combină într-un tot. Frumusețea este în strânsă legătură cu simetria „- a scris Weil în cartea sa“ Schite de simetrie „1 El se referă aici nu numai la relațiile spațiale, adică, simetrie geometrică. Un fel de simetrie el consideră armonia în muzică, indicând simetria acustică a cererii.
simetrie în oglindă în geometria reflecție se referă la operațiunile sau rotație. Acesta este larg găsit în natură. Cea mai mare simetrie în natură posedă cristale (de exemplu, fulgi de zăpadă simetrie, cristale naturale), dar nu toate dintre ele prezintă simetrie în oglindă. Cunoscut așa-numitele cristale optic active, care se rotesc planul de polarizare a luminii incidente. În general, simetria exprimă gradul de ordine al oricărui sistem sau o facilitate. De exemplu, intervalul de mai simplificat, și, prin urmare, simetrice decât pătrate. La rândul său, pătrat mai simetrică decât un dreptunghi. Cu alte cuvinte, simetria - este neschimbat (invariante) orice proprietăți și caracteristici ale obiectului în raport cu orice transformări (operațiuni) pe ea. De exemplu, un cerc simetric în raport situată în planul său și care trece prin centrul orice linie dreaptă (axa de simetrie), și este simetrică față de centru. operațiuni Symmetry în acest caz, sunt o imagine în oglindă în jurul axei, și rotirea în jurul centrului cercului.
Într-un sens larg, simetrie - un concept care arată realitatea obiectivă existentă în ordinea determinată de starea de echilibru, stabilitatea relativă a proporționalității și proporționalitatea între părți ale întregului. Conceptul opus este acela de asimetrie, care reflectă esența lumii obiective în încălcarea ordinului, echilibrul, stabilitatea relativă a proporționalității și proporționalitatea între părțile individuale ale unui întreg, ca urmare a schimbării, dezvoltarea și restructurarea organizațională. Deja acest lucru implică faptul că asimetria poate fi văzută ca o sursă de dezvoltare, evoluție, formarea de noi. Simetria poate fi nu numai geometria. Distinge forme geometrice și simetrie dinamică (și, în consecință, asimetria). Pentru a forma o simetrie geometrică (simetrie externă) includ proprietățile spațiu - timp, cum ar fi uniformitatea spațiului și timpului, izotropia spațiului, echivalența sistemelor de referință inerțiale etc.
Pentru a forma includ simetrie dinamică proprietăți ale interacțiunilor fizice care exprimă, de exemplu, simetria sarcinii electrice, și cum ar fi simetria de spin (Simetrie internă). Fizica modernă, cu toate acestea, se deschide posibilitatea de a reduce toate simetriile o simetrie geometrică.
2. Simetria gauge
Un concept important în fizica modernă este conceptul de simetrie gabaritului. Gauge simetrie asociată cu transformări la scară invarianta. Termenul „calibrare“ este derivat din jargonul de cale ferată, în cazul în care acesta marchează trecerea de la mic la mare se. Prin calibrare, așa că a fost inițial înțeles modificările nivelului sau scara. Deoarece CLD legile fizice nu sunt modificate în raport de transfer (deplasare) a sistemului de coordonate. Rămân calea de mișcare rectilinie, trecerea spațială rămâne aceeași la toate punctele din spațiu. Astfel, la nivel mondial cu ecartament de lucru de conversie aici.
forme de simetrie sunt ambele forme de asimetrie. Astfel asimetrie geometrică a exprimat eterogenității spațiului - timp, anizotropia de spațiu, etc. Asimetria dinamică manifestată în diferențele dintre protoni și neutroni în interacțiunile electromagnetice, diferența dintre particula-antiparticula (electric, taxa baryon), etc. [3].
3. Simetria de spațiu - timp și legile de conservare
Una dintre cele mai importante caracteristici ale simetria geometrică este legătura lor cu legile de conservare. Înțeles legi de conservare (legile de conservare a impulsului, energiei, taxa, etc). Știința overemphasized. Faptul că noțiunea de simetrie este aplicabilă oricărui obiect, inclusiv o lege fizică.
Reamintim că, în conformitate cu principiul relativității a lui Einstein, toate legile fizice au aceeași formă în toate sistemele de referință inerțiale. Aceasta înseamnă că ele sunt simetrice (invariante) în ceea ce privește tranziția de la un sistem inerțial la altul.
Teorema lui Noether. Abordarea cea mai comună a relației dintre simetrii și legi de conservare este conținută în celebra teorema lui E. Noether. In anul 1918, care lucrează într-un grup pe problemele teoriei relativității, demonstrează teoria, o formulare simplificată, care prevede după cum urmează: în cazul în care proprietățile de sistem nu se schimbă în raport cu variabilele de conversie, atunci acest lucru corespunde unei legi de conservare.
Luați în considerare trecerea de la un sistem inerțial la altul. Deoarece există modalități diferite de astfel de tranziții, rezultă că există diferite tipuri de simetrie, fiecare dintre acestea, în conformitate cu teorema lui Noether, trebuie să respecte legea conservării.
Trecerea de la un sistem inerțial (ISO) la altul poate fi realizată prin următoarele transformări:
1. Shift originea. Acest lucru se datorează echivalența fizică a tuturor punctelor în spațiu, adică omogenitatea. În acest caz vorbim de simetrie în ceea ce privește traducerile în spațiu.
2. Rotirea axelor triple. Acest lucru este posibil deoarece aceleași proprietăți ale spațiului în toate direcțiile, de exemplu, spațiu izotropie și corespunde simetrie în raport cu rotații.
3. Schimbarea originii timpului simetrie corespunzătoare în ceea ce privește transferul de timp. Acest tip de simetrie asociat cu echivalenŃă fizice diferite și omogenitatea timpului, adică, De-a lungul uniforma lui în toate sistemele inerțiale -otscheta. Echivalența însemnând momente diferite este faptul că toate fenomenele fizice apar, indiferent de momentul când începe (ceteris paribus).
4. uniform mișcării rectilinii cu un datum V viteză, adică tranziția de la sistemul staționar la un sistem de mișcare uniformă în linie dreaptă.
Acest lucru este posibil deoarece astfel de sisteme sunt echivalente. O astfel de simetrie este numit convențional izotrop spațiu-timp. Tranziția este realizată folosind transformarea Galileo sau transformarea Lorentz. (Este important de remarcat că legile fizice nu sunt simetrice în raport cu sistemul de referință prin rotație de rotație închis cadru de referință poate fi detectată prin acțiunea forțelor centrifuge, pendulul leagăn schimbări plane etc. În plus, legile fizice nu sunt simetrice și relativ sisteme de transformare la scară largă - .. TN . transformările de similaritate. Prin urmare, legile macrocosmosului nu pot fi transferate automat la microcosmos și megaworld.)
Cele de mai sus-descrise 4 tipuri de simetrii sunt universale. Acest lucru înseamnă că toate legile naturii sunt invariante în raport cu gradul lor ridicat de acuratețe, și legile corespunzătoare acestora sunt fundamentale. Aceste legi includ, respectiv:
1. Legea conservării impulsului, ca urmare a omogenității spațiului.
2. Legea conservării momentului cinetic, ca o consecință a izotropia spațiului.
3. Legea conservării energiei, ca urmare a timpului omogenitate.
4. Legea conservării vitezei în masă a centrului (în consecință, izotropie
După cum sa spus tipurile descrise anterior de simetrii sunt geometrice. Comunicarea cu legile de conservare și de a descoperi simetria dinamica. Asociat cu legea dinamică de conservare simetrie a sarcinii electrice (valoarea de conversie a particulelor sarcină electrică a particulelor rămâne neschimbat), legea de conservare a leptoni (cantitatea de conversie a particulelor elementare și diferența în numărul de peptone antileptons nu se schimba), etc.
Deci, legea de conservare a sarcinii electrice curge din simetria gauge electromagnetice. Esența ei constă în faptul că caracteristicile transformărilor la scară de forță ale câmpului electromagnetic (intensitatea câmpului electric și câmpul magnetic B rămâne neschimbat din implică această lege, în special, stabilitatea electronului -. Cele mai mici particule fundamentale încărcate pot exista în stare liberă.
La examinarea funcționării unor legi fundamentale nu trebuie să uităm că fiecare tip are propria asimetrie simetrie.
4. Simetria și asimetria vii
organisme mici suspendate în apă, au o formă aproape sferică. Organismele care trăiesc în adâncurile mării și expuse la apă de înaltă presiune, au diferite simetrie: au puterea rotatorie a fost redus la un singur rând în jurul unei axe. Evoluția filogenetică a încercat să provoace o diferență ereditară între dreapta și stânga, dar acțiunea sa este îngreunată de avantajele pe care animalul este recuperat din aranjamentul-oglindă simetrică a corpurilor lor. Acest lucru, aparent, se poate explica de ce membrele noastre ascultă de simetria mai mult decât organele noastre interne. Deci, localizarea inimii și răsucirea intestinul uman este aproape întotdeauna la stânga.
Știința modernă a ajuns la alte descoperiri importante legate de simetrie și atinge diferența dintre viață și nonliving. Faptul că molecula „viu“, adică, molecule organice care alcatuiesc organismele vii, și a primit în cursul vieții, diferite de „neînsuflețite“, adică, obținute în mod artificial, caracterizat prin simetrie în oglindă. Moleculele neanimate pot fi fie specularly simetrice și oglindă asimetrice, cum ar fi mănușa stânga și dreapta. Această proprietate se numește asimetrie oglindă chiralitate moleculare, sau chiralitate. chiral neanimat apar în mod natural morekuly în „stânga“ și versiunea „dreapta“, adică, ei impur chiralic. molecule „Live“ poate fi doar o singură orientare - „stânga“ sau „dreapta“, adică Aici pentru a vorbi despre puritatea chirală a celor vii. De exemplu, molecula de ADN este cunoscută, are forma unei spirale, iar această spirală este întotdeauna corect. În glucoza produsă în organism - formă dextrogir în fructoză - levogir.
Prin urmare, cea mai importantă capacitatea organismelor vii - de a crea molecule pure chirale. Conform conceptelor moderne este chiralitatea moleculelor determină limita biochimice dintre cei vii și nonliving.
5. Simetria de rupere ca sursă de sine
Relația de simetrie și asimetrie este considerată de știința modernă în diferite aspecte care acoperă auto-dezvoltare a materiei în toate nivelurile sale structurale. Viziunea sinergetică Deci modernă a evoluției universului se bazează pe ideea de așa-numitul ruperea spontană de simetrie a sursei de vacuum. Sub sursa de vid este o chestiune de stat înainte de Big Bang, când toată materia a fost prezentat la vidul fizic. Se crede acum că adevăratul vid fizic - o stare a materiei cu cea mai mică energie. Ideea de rupere spontană a sursei simetrie vid este o abatere de la conceptele convenționale de vid ca o stare în care o valoare energetică a tuturor câmpurilor fizice egale cu zero. Se recunoaște posibilitatea existenței statelor cu cea mai mică energie la o valoare diferită de zero a unor câmpuri fizice și există o noțiune a existenței condensați de vid - afirmă cu valoarea medie nenul a energiei. Rupere spontană de simetrie înseamnă că, în anumite macroconditions simetrii fundamentale sunt într-o stare instabilă, iar plata pentru starea de echilibru este o asimetrie în vid. (Termenul „vidul fals“ a fost introdus pentru acest vid).
Ca unul dintre cele mai probabile scenarii de evoluție a universului, discutat mai devreme, include etapa a inflației (inflație) de „vid fals“ - vid, având o mare energie. Acest vid are tendința de a repulsie gravitațională, care asigură extinderea acesteia.
„Fals“ vid este simetric, dar este energic nefavorabil, și astfel o stare instabilă. Având în vedere teoria inflaționist a evoluției universului apare ca un proces de auto-organizare sinergică. Dacă presupunem că universul în sistem închis, procesul de auto-organizare poate fi privit ca interacțiunea dintre cele două subsisteme deschise - microparticule de vid fizic și diferite și câmpuri cuantice. Conform acestei teorii, în timpul expansiunii „supersimetrică“ univers stare încălzită la o temperatură corespunzătoare Big Bang. dezvoltarea sa ca scăderea temperaturii trece prin punctul critic al bifurcare (ramură) în care există o simetrie de rupere sursă de vid spontană. Schematic, acest proces este prezentat în cele ce urmează, o formă simplificată:
1st bifurcatie: simetrie de rupere (identitate) între bosoni și fermioni a condus la separarea materiei la substanță și domeniu;
Două bifurcatie: o încălcare a identității dintre quarcii și leptoni; Universul simetrie spart la simetria corespunzătoare simetria interacțiunilor puternice și interacțiunile corespunzătoare electroslabe; De asemenea, rupt simetrie între materie și antimaterie: născut mai multe substanțe sub formă de particule, și întregul univers este construit dintr-un material;
În al treilea rând bifurcatie: rupere spontană de simetrie interacțiune pe care le-am găsit o diferență între interacțiunile electromagnetice și slabe.
4a bifurcatie: există protoni și neutroni.
Evoluția ulterioară a universului conduce la hidrogen, heliu, gaz ionizat, stele, galaxii, etc.
Spontană de simetrie vid de rupere se exprimă în faptul că renunță la energie la nașterea microobjects, de cumpărare de masă și de încărcare a acestora, în care densitatea de energie de vid scade.
Important aici este faptul că cursul acestei evoluții, alegerea calea de dezvoltare la bifurcația a fost exact ca urmare exista acest univers, ceea ce vedem, de exemplu, Universul, care a fost făcut posibilă viața de tipul și aspectul observatorului (așa-numitul principiu antropic) nostru.
6. Asimetria și viață
Asimetria și viața. Deschiderea purității chirale a moleculelor biogene aruncă o nouă lumină asupra originii vieții pe Pământ, care ar putea fi cauzate de ruperea spontană existente înainte de simetria oglinzii. Factorii de asimetrie ar putea fi radiații, temperatură, presiune, expunerea la câmpuri electromagnetice și altele. Este posibil ca viața pe Pământ are originea în structurile de formă similară cu genele organismelor moderne. Ar putea fi un act de auto-organizare a materiei sub forma unui salt, nu o evoluție treptată. În acest sens, vorbesc despre marea explozie biologică.
Studiile arată că, în cursul dezvoltării asimetrie vieții este mai mult și mai mult înlocuind simetria proceselor biologice și chimice. Emisfere cerebrale simetrice către exterior diferă în funcțiile lor. În mod evident caracteristica asimetrică este separarea sexelor - doar „cea mai recentă achiziție“ de evoluție, cu fiecare etaj contribuie la un proces de reproducere informația lor genetică. Simetria asimetrie și sunt prezentate în direct și în cei mai importanți factori de evoluție. Deci simetrie evidentă, și variabilitatea acestora în stabilitatea speciei (ereditate) - asimetria.
Lista literaturii second-hand