Принцип симметрии.

Симметрия (от греч. συμμετρία - со­размерность) - в первую очередь неизменность при каких-либо преобразованиях, а также - однородность, пропорциональность, гармония материальных объектов.

Носителями симметрии являются геометрические фигуры (яркий пример – шар, неизменный относительно вращения), объекты неживой природы (снежинки, дождевые капли, различные кристаллы и т. п.), живые организмы (для неподвижных форм характерна т.н. радиальная (лучевая) симметрия, для подвижных - двусторонняя (билатеральная)), а также само изотропное пространство[316].

Особое значение для органической химии и описания феномена биологической жизни имеет т.н. зеркальная симметрия или хиральность (от греч. χειρ - «рука»). Символическим примером хиральности является, следующая запись посредством римских цифр:

«IX=IV+V |зеркало| V+VI=XI».

Симметрия ярко выражена почти во всех сторонах человеческой культуры, присуща многим сооружениям, конструкциям, различным произве­дениям искусства. Некоторые человеческие действия симметричны и в динамике - музыке, поэзии, танце, обряде, ритуале.

Многие объекты в природе обладают т.н. фрактальными свойствами, например, галактические системы, изрезанные побережья морей и океанов, края облаков, турбулентные потоки в жидкостях, трещины в некоторых породах, зимние узоры на стекле, изображения структуры некоторых веществ, полученные с помощью электронного микроскопа, ветвящиеся кроны деревьев, кровеносная и дыхательная системы человека или животных и т.п. Фрактал (лат. fractus — «дробленый, сломанный, разбитый») - это сложная бесконечно самоподобная геометрическая фигура, каждый фрагмент которой постоянно повторяется при уменьшении. Соответственно, увеличение масштаба не ведет к упрощению структуры, на всех шкалах мы увидим одинаково сложную картину. Фракталы описываются строгими математическими уравнениями и легко моделируются на компьютере.

Указанные типы симметрии связаны с представлениями о пространственной структуре предметов, которая не меняется при совершении не­которых преобразований. Долгое время это были единственные симметрии, известные в науке. Но постепенно пришло осознание того, что они могут быть не только наглядными, связанными с гео­метрическими операциями. В настоящее время известен целый ряд симметрий, связан­ных с описанием каких-либо изменений сложных естественных процессов, но не фиксируемых в наблюдениях (они становятся заметны лишь в уравнениях, описывающих природные процес­сы, например, равновесные физико-химические реакции). Поиск новых симметрий стал главным средством, помога­ющим физику продвигаться к более глубокому пониманию мира.

С точки зрения физики симметричным является объект, ко­торый в результате определенных преобразований остается не­изменным, инвариантным. Инвариантность - это неизменность какой-либо величины при изменении физических условий, спо­собность не изменяться при определенных преобразованиях. Исторически использование симметрии в естествознании прослеживается с глубокой древности, но наиболее революционным для физики в целом стало применение такого принципа симметрии, как принцип относительности[317] (сначала Галилеем, позднее – Пуанкаре – Лоренцем - Эйнштейном), ставшего затем образцом для введения и использования в теоретической физике других принципов симметрии. В целом же, все основные физические закономерности (например, законы сохранения энергии, импульса и др.) являются следствием симметрии пространства-времени.

В настоящее время известен целый ряд симметрий, действующих в микромире. Они описывают разные аспекты взаимопревращений элементарных частиц и лежат в основе таких законов, как, например, закон сохранения электрического заряда, закон сохранения энергии, закон сохранения импульса. Объединение электричества и магнетизма в электромагнитной теории Максвелла есть образец более абстрактной симметрии, «спрятанной» в математическом аппарате - системе уравнений. Калибровочная симметрия ложится в основу единого квантово-механического описания трех негравитационных взаимодействий: электромагнитного, сильного и слабого. Значение концепции калибровочной симметрии заключается в возможности рассматривать и описывать не только гравитационное, но и остальные фундаментальные взаимодействия как калибровочные поля. В 1970 гг. открывается суперсимметрия - гипотетическая симметрия, связывающая свойства бозонов и фермионов в природе. Абстрактное преобразование суперсимметрии соотносит бозонное и фермионное квантовые поля, так что они могут превращаться друг в друга. Преобразование суперсимметрии может переводить вещество во взаимодействие (или в излучение), и наоборот. Таким образом, на настоящий момент (пока только гипотетически) предполагается полная симметрия в описании вещества и поля во Вселенной[318].

Любой вид симметрии может рассматриваться как один из аспектов гармонии (греч. ἁρμονία, garmonia - связь, порядок, строй, соразмерность) и красоты. В атеистической мировоззренческой интерпретации стремление человека к поиску гармонии (в т.ч. симметрий) в окружающем мире и реализация ее в культуре основано лишь на инстинктивном и осознанном восприятии привычной нам структуры бытия, обеспечивающей существование и выживание[319]. Однако еще нашим отечественным мыслителем Владимиром Сергеевичем Соловьевым (1853—1900) было убедительно показано, что Прекрасное несводимо только к привычному и полезному[320]. Красота есть нечто объективное, существующее независимо от восприятия человека, безусловно-ценное само по себе. Будучи такой «ценимой бесполезностью», красота, гармония природы является для нас в первую очередь предметом созерцания, указующим на смысл бытия.

Таким образом, с богословской точки зрения все виды симметрий нашего мира осмысляются в контексте телеологического аргумента [321] как отражение, воплощение в творении Божественных логосов, лежащих в основе гармоничности мироздания: «Ты все расположил мерою, числом и весом» (Прем. 11:21).

Дата добавления: 2015-08-18