előadás 14
1. A koncepció a szimmetria
2. A szimmetria tér - idő és a törvények természetvédelmi
3. A szimmetria és aszimmetria az élő
4. szimmetriasértő forrásként önálló
1. A koncepció a szimmetria
Az egyik legfontosabb felfedezése a modern tudomány az a tény, hogy a sokszínűség a környező fizikai világ társul egy adott megsértésével egyes szimmetriák. Ahhoz, hogy ez a kijelentés inkább egyértelmű, úgy a nagyobb fogalmát szimmetria.
„Szimmetrikus jelöl valamit, hogy van egy jó arány arányok és szimmetria - az a fajta következetesség különálló részből áll, amely egyesíti őket az egész. Beauty szorosan kapcsolódik a szimmetria „- Weil írta könyvében” Vázlatok a szimmetria. " Utal ebben az esetben nem csak a térbeli viszonyokat, azaz geometriai szimmetria. Egyfajta szimmetria tartja a harmónia a zene, jelezve az akusztikus szimmetria a kérelmet.
Tükörszimmetriával reflexiós geometriájú utal, hogy a műveletek vagy forgatás. Széles körben megtalálható a természetben. A legmagasabb szimmetria a természetben rendelkeznek kristályok (például, hópelyhek szimmetria, természetes kristályok), de nem mindegyik mutatnak tükör szimmetria. Ismert az úgynevezett optikailag aktív kristályokat forgatni a polarizációs síkját beeső fény. [2].
Általában a szimmetria mértékét fejezi ki rendezettség bármely rendszer vagy létesítmény. Például, a tartományban, egyszerűbbek, és ezért, szimmetrikus, mint a négyszögletes. Az viszont annál inkább szimmetrikus tér, mint egy téglalap. Más szóval, a szimmetria - változatlan (állandó) minden tulajdonságait és jellemzőit a tárgy kapcsolatban bármilyen transzformációk (műveletek) rajta. Például, egy kör szimmetrikus bármely egyenes vonal (szimmetriatengelye) fekvő annak síkjában és közepén halad át, és ez szimmetrikus a középső. Symmetry műveletek ebben az esetben a tükörképe a tengely körül, és a forgás középpontja körül a kör.
Tág értelemben, szimmetria - egy olyan fogalom, amely azt mutatja objektív valóság létező által meghatározott sorrendben az egyensúlyi állapot, a viszonylagos stabilitását az arányosság és az arányosság részei között az egész.
Az ezzel ellentétes koncepció, hogy az aszimmetria, amely tükrözi a lényege a tárgyi világ megsérti a rendet, az egyensúlyt, a viszonylagos stabilitását az arányosság és az arányosság között az egyes részek az egész, mivel a változás, a fejlődés és szervezeti átalakulás. Már ez azt jelenti, hogy az aszimmetria lehet tekinteni, mint egy fejlesztési, evolúció, megalakult az új.
Symmetry lehet nem csak a geometriát. Megkülönböztetése geometriai formák és dinamikus szimmetria (és ennek megfelelően, az aszimmetria).
Ahhoz, hogy egy geometriai szimmetria (szimmetria külső) közé tulajdonságai tér - idő, mint például a egyenletességét az idő és tér, az izotrópia a tér, a egyenértékűségét inerciális referencia rendszerek, stb
A forma tartalmazhat dinamikus szimmetria expresszáló tulajdonságainak fizikai kölcsönhatások, például a szimmetria az elektromos töltés, és hasonlók centrifugálás szimmetria (Belső szimmetria). Modern fizika, azonban megnyitja a lehetőséget csökkentésének összes szimmetriáit geometriai szimmetria.
Gauge szimmetriák. Fontos részét képezik a modern fizika a koncepció a nyomtáv szimmetria. Gauge szimmetria kapcsolódó skálainvariancia transzformációk. A „kalibrálási” származik a vasúti zsargonban, ahol ez jelzi az átmenetet a szűk és széles. A kalibrációs, így kezdetben értetődő szintjének változásai, vagy skála. Mivel a CLD fizikai törvények nem változott-e át (shift) a koordinátarendszer. Maradj egyenes vonalú pálya mozgás, térbeli elmozdulás ugyanaz marad minden ponton a térben. Így a globális méretű átalakítási munkálatok itt.
szimmetria alakzatok mindkét formája aszimmetria. Így geometriai aszimmetria kifejezve heterogenitása tér - idő, anizotrópia a tér, stb Dinamikus aszimmetria megnyilvánuló különbségek protonok és neutronok az elektromágneses kölcsönhatások, a különbség a részecske-antirészecske (az elektromos, barion töltés), stb [3].
2. A szimmetria tér - idő és a törvények természetvédelmi
Az egyik legfontosabb jellemzője a geometriai szimmetria a kapcsolatot a védelmi törvényeket. Jelentés a természetvédelmi törvények (jogszabályok megőrzése lendület, energia, díj, stb.) Science eléggé hangsúlyozni. Az a tény, hogy a fogalom szimmetria alkalmazható minden olyan tárgy, beleértve a fizikai törvény. Emlékezzünk vissza, hogy megfelelően a relativitás elve Einstein, mind a fizikai törvények azonos formában az összes inerciális referencia rendszereket. Ez azt jelenti, hogy a szimmetrikus (invariáns) tekintetében az átmenet az egyik tehetetlenségi rendszerből a másikba.
Noether-tétel. A leggyakoribb megközelítés a kapcsolatot szimmetriák és megmaradási tételek tartalmazza a híres tétele E. Noether. 1918-ban, a munka egy csoportja a problémák a relativitáselmélet, bizonyítják az elmélet, egyszerűsített készítmény, amely a következőképpen szól: ha a rendszer tulajdonságai nem változnak kapcsolatos bármely átalakítás változókat, akkor ez megfelel a természetvédelmi törvény. Tekintsük az átmenet az egyik tehetetlenségi rendszerből a másikba. Mivel vannak különböző módon az ilyen átmenetek, ebből következik, hogy vannak különböző szimmetria, amelyek mindegyike szerint noether-tétel, meg kell felelnie a törvény megőrzése.
Az átmenet egyik inerciális rendszer (ISO) másik végezhetjük a következő transzformációkat:
1. Shift eredetét. Ez annak köszönhető, hogy a fizikai egyenértékűségét minden térbeli pont, azaz homogenitása. Ebben az esetben beszélünk szimmetria fordítások az űrben.
2. Forgatás tripla tengelyek. Ez azért lehetséges, mert ugyanazokkal a tulajdonságokkal a tér minden irányban, azaz a izotrópiával tér és megfelel a szimmetria forgatások.
3. A váltás eredetének megfelelő idő szimmetria az időben át. Ez a fajta szimmetria társított fizikai ekvivalencia különböző időpontokban és homogenitását az idő, azaz, Az ő egyenletes minden inerciális rendszerek -otscheta. Ekvivalencia azaz különböző időpontokban, hogy minden fizikai jelenségek függetlenül végbemegy, amikor elkezdenek (ceteris paribus).
4. Az egységes egyenes vonalú mozgás egy sebesség nullapont V, azaz az átmenet az álló rendszer egy olyan rendszer egységes mozgást egy egyenes vonal. Ez azért lehetséges, mert az ilyen rendszerek egyenértékűek. Ilyen szimmetria hagyományosan úgynevezett izotróp tér-idő. Az átmenet végezzük a Galileo transzformációs vagy Lorentz-transzformáció.
(Fontos megjegyezni, hogy a fizikai törvények nem szimmetrikusak a forgó vonatkoztatási rendszer forgatás zárt referenciakeret lehet kimutatni az intézkedés centrifugális erők, az inga hinta sík változik, stb Ezen kívül, a fizikai törvények nem szimmetrikus és viszonylag nagy méretű transzformációs rendszerek - .. TN . hasonlóság transzformációk. Ezért, a törvények a makrokozmosz nem lehet automatikusan át a mikrokozmosz és megaworld.)
A fent leírt 4 féle szimmetriák egyetemesek. Ez azt jelenti, hogy minden természet törvényei invariáns képest magas fokú pontosság és a vonatkozó jogszabályok alapvető. Ezek közé tartoznak, illetve:
1. A törvény lendületmegmaradás következtében a homogenitás helyet.
2. A törvény megőrzése perdület következtében izotrópiájára helyet.
3. A törvény az energiamegmaradás következtében idő homogenitását.
4. A törvény tömegmegmaradás középpontjának sebessége (a következménye izotrópiájára a tér-idő).
Ahogy már mondtam korábban leírt típusú szimmetriák geometriai. Kommunikáció a megmaradási törvények és fedezze fel a dinamikus szimmetria. Társított dinamikai szimmetria megmaradásának törvénye elektromos töltés (az átalakítás összege részecske elektromos töltése a részecskék változatlan marad), a törvény megőrzése lepton (konverziós összeg az elemi részecskék és különbséget száma peptonok antileptons nem változik), stb
Tehát a törvény megőrzése elektromos töltés áramlik az elektromágneses nyomtáv szimmetria. Ennek lényege abban a tényben rejlik, hogy a skála transzformációk erő jellemzőit az elektromágneses mező (elektromos tér intenzitása, és a mágneses mező B változatlan marad ettől a törvény azt jelenti, különösen, elektron stabilitás -. A legkisebb alapvető töltött részecske, amely képes létezni szabad állapotban (. a jelenlegi adatok szerint, az elektron élettartama legalább 1019 év).
3. A szimmetria és aszimmetria az élő
Kis élőlények a vízben lebegő, van egy majdnem gömb alakú. Élő szervezetek a mélyben a tenger és a kitett nagynyomású víz, különböző szimmetria: ők forgatóképesség már csökken egyetlen fordulat egy tengely körül. A filogenetikai evolúció kívánta okoz örökletes különbség a jobb és bal, de a fellépés akadályozza az előnye, hogy az állat vissza a tükörből szimmetrikus elrendezése testüket. Ez, úgy tűnik, meg tudja magyarázni, hogy miért a végtagok engedelmeskedni a szimmetria több, mint a belső szerveket. Tehát, a helyét a szív és kanyargós az emberi bélben szinte mindig a bal oldalon.
A modern tudomány jött egy másik fontos felfedezés kapcsolatos szimmetria és megérinti a különbség élő és élettelen. Az a tény, hogy az „élő” molekula, vagyis, szerves molekulákat alkotó élőlények, és megkapta az élete során, eltér az „élettelen”, azaz, kapott mesterségesen, azzal jellemezve tükörszimmetriával. Élettelen molekulák lehetnek tükröző szimmetrikus és a tükör-aszimmetrikus, mint például a bal és jobb kesztyű. Ezt a tulajdonságot nevezzük tükör aszimmetria molekuláris kiralitást, kiralitást vagy (<греч. cheiros – рука). Неживые киральные морекулы встречаются в Природе как в «левом» так и в «правом» варианте, т.е. они кирально нечистые. «Живые» молекулы могут быть только одной ориентации – «левой» или «правой», т.е. здесь говорят о киральной чистоте живого. Например, молекула ДНК, как известно, имеет вид спирали, и эта спираль всегда правая. У глюкозы, образующейся в организме – правовращающая форма, у фруктозы – левовращающая.
Ezért a legfontosabb képessége az élőlények - létrehozni tiszta királis molekulákat. A modern elképzelések szerint ez a királis molekulák meghatározza a biokémiai közötti határvonal az élő és élettelen. [1]
4. szimmetriasértő forrásként önálló
A kapcsolat a szimmetria és az aszimmetria a modern tudomány különböző aspektusait lefedő önfejlődése ügy valamennyi szerkezeti szinten. Tehát a modern szinergikus elképzelés az evolúció a világegyetem az elképzelésen alapul, az úgynevezett spontán törés szimmetria a vákuumforráshoz. Az vákuum-forrás egy állami ügyet a Big Bang, ha minden ügyet terjesztettek a fizikai vákuum. Úgy véljük, hogy a valós fizikai vákuum - a halmazállapot a legalacsonyabb energia. Az az elképzelés, spontán törés a szimmetria vákuumforrás eltér a hagyományos fogalmak a vákuum, mint olyan állapot, amelyben egy energia értéke minden fizikai mezőket nullával egyenlő. Van felismerte a lehetőséget, hogy a létezés az államok a legalacsonyabb energia nullától különböző értéket valamilyen fizikai mezők és van egy elképzelés, hogy létezik a vákuum kondenzációs - állítja a nulla átlagos értéke az energiát. Spontán szimmetriasértés azt jelenti, hogy bizonyos macroconditions alapvető szimmetriák instabil állapotban, és a fizetési az egyensúlyi állapotban vákuum aszimmetria. (A „hamis vákuum” lett megadva ezt a vákuumot). Mint példájának vezethet spontán törés forgásszimmetria (lásd. 1. ábra). Ugyanez a gondolat is érvényes abban az esetben, rotációs és nyomtáv szimmetria [4].
Mint az egyik legvalószínűbb forgatókönyvek az evolúció a világegyetem, a korábban tárgyalt, tartalmazza azt a lépést az infláció (infláció) a „hamis vákuum” - vákuum, amelyek nagy energiát. Ez a vákuum hajlamos gravitációs taszítás, amely biztosítja annak meghosszabbítását. „Hamis” vákuum szimmetrikus, de energetikailag kedvezőtlen, és így instabil állapotban. Tekintettel az inflációs elmélet az evolúció a világegyetem jelenik meg szinergikus önszerveződő folyamatot. Ha feltételezzük, hogy a világegyetem zárt rendszer, az önálló szervezet folyamat lehet tekinteni, mint a kölcsönhatás a két alrendszer nyitott -, és különböző fizikai vákuumos mikrorészecskék és kvantum mezőket. Az elmélet szerint a expanziója közben a „szuperszimmetrikus” állapotban univerzum hőmérsékletre melegítjük, megfelelő ősrobbanás. A további fejlesztés, mint a hőmérséklet csökkenése áthalad a kritikus pont a bifurkációs (ág), amelyben van egy spontán szimmetriasértés vákuumforrást. Vázlatosan ezt a folyamatot mutatjuk be (nagyon leegyszerűsített!) As:
1. elágazás: szimmetriasértő (azonosító) között a bozonok és fermionok vezetett szétválasztása ügyet az anyag és a mező;
2. elágazás: sérti a közötti azonosság kvarkok és leptonok; Universe tört szimmetria a szimmetria megfelelő szimmetria az erős kölcsönhatás és a megfelelő kölcsönhatások elektrogyenge; is eltört közötti szimmetriát anyag és antianyag: született több szemcsés anyagok és az egész univerzum olyan anyagból;
Harmadik bifurkációs: spontán szimmetriasértés interakció, hogy találtunk egy különbség az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatás.
4. elágazás: vannak protonok és a neutronok.
További fejlődése a világegyetem vezet hidrogén, hélium, ionizált gáz, csillagok, galaxisok, stb
Spontán szimmetriasértés vákuum van kifejezve azt a tényt, hogy feladja az energia, hogy a születési microobjects, vásárolni a tömeg és töltés, ahol a vákuum energia sűrűsége csökken.
Fontos itt az a tény, hogy ennek során az evolúció, a választott fejlődési út a bifurkációs pontosan, hogy ennek eredményeként van ebben az univerzumban, amit látunk, azaz a Az univerzum, amely tette lehetővé életében típusa és megjelenése a megfigyelő (az úgynevezett antropikus elv).
Aszimmetria és az élet. Megnyitása a királis tisztasága biogén molekulák új fényt vet az élet eredete a Földön, ami által okozott spontán törés előtt fennálló tükörszimmetrikus. Tényezői aszimmetria lehet a sugárzás, hőmérséklet, nyomás, elektromágneses mezőknek való kitettség és a többiek. Lehetséges, hogy a földi élet eredete formájában szerkezetek hasonló gének modern szervezetekben. Ez lehet egy aktus önszerveződésének anyag formájában, egy ugrás, nem egy fokozatos fejlődés. Ebben a tekintetben, beszélni a nagy biológiai robbanás.
Tanulmányok azt mutatják, hogy a fejlődése során az élet aszimmetria egyre helyett a szimmetria a biológiai és kémiai folyamatok. Külsőleg szimmetrikus agyfélteke különböznek azok funkcióit. Nyilvánvaló aszimmetrikus jellemzője az a nemek szétválása - csak „a legújabb megszerzése” az evolúció, és minden emeletnek hozzájárul a folyamat reprodukálására a genetikai információt. Szimmetria és aszimmetria látható élőben és a legfontosabb tényező az evolúció. Így a stabilitás fajok (öröklődés) látható a szimmetria, és azok variabilitás - aszimmetria [1].