Що таке симетрія

Що таке симетрія

Слово «симетрія» походить від грецького συμμέτρια — відповідність. Об’єкт або процес називається симетричним, якщо після деякого перетворення збігається сам з собою.

Інструкція

  1. Якщо предмет, підданий дзеркального відображення, не змінює свого виду, то він має двосторонньої (білатеральної) симетрією. Наприклад, тіла людини і більшості хребетних двосторонньо симетричні, причому площина симетрії проходить вздовж хребта.
  2. Якщо предмет можна повернути на кут 360 ° навколо якоїсь прямої, і після цієї операції він співпаде із собою до повороту, то така пряма називається віссю симетрії n-го порядку.

    Деякі геометричні тіла, наприклад, циліндр і конус, володіють віссю симетрії нескінченного порядку — їх можна повертати навколо цієї осі на будь-який довільний кут, і вони будуть збігатися самі з собою. Така симетрія називається аксіальної.
  3. У неживій природі часто зустрічаються осі симетрії другого, третього, четвертого, шостого та інших порядків, але майже ніколи не зустрічається симетрія п’ятого порядку. У живій природі вона, навпаки, широко поширена — нею володіють багато рослин, а також тварини загону голкошкірих (морські зірки, морські їжаки, голотурії і т.д.).
  4. Геометричні симетрії можуть поєднуватися між собою. Наприклад, якщо об’єкт симетричний щодо двох незбіжних площин, то ці площини обов’язково перетинаються між собою, причому пряма їх перетину буде віссю симетрії того ж об’єкта.

    Спостереження за поєднаннями симетрій привели французького вченого Еваріста Галуа до створення теорії груп — одного з важливих розділів математики.
  5. У фізиці частіше говорять про симетрії процесів, ніж об’єктів. Процес називається симетричним щодо того чи іншого перетворення, якщо рівняння, що описує його, залишається незмінним (інваріантним) після такого перетворення.
  6. Теорема Нетер, доведена в 1918 році, свідчить, що будь безперервної симетрії фізичних процесів відповідає свій закон збереження, тобто якась величина, яка в симетричних взаємодіях не змінюється. Наприклад, симетрія щодо зсуву часу веде до закону збереження енергії, а симетрія щодо зсуву простору — до закону збереження імпульсу.
  7. Особливе значення фізика надає спонтанним порушенням симетрії. Будь-яке таке порушення, будучи виявленим, веде до поглиблення наших знань про всесвіт. Наприклад, завдяки порушення симетрії в одному з дослідів з елементарними частинками було теоретично відкрито нейтрино, а потім існування цієї частки було підтверджено і на практиці.