Сіметрыя (фізіка)

Сіметрыя ў шырокім сэнсе — адпаведнасць, нязменнасць (інварыянтнасць), якія праяўляюцца пры якіх-небудзь зменах, пераўтварэннях (напрыклад: становішча, энергіі, інфармацыі, іншага). У фізіцы, сіметрыя фізічнай сістэмы — гэта некаторая ўласцівасць, якая захоўваецца пасля правядзення пераўтварэнняў.

Сіметрыя (сіметрыі) — адно з фундаментальных паняццяў у сучаснай фізіцы, якое iграе найважнейшую ролю ў фармулёўцы сучасных фізічных тэорый. Сіметрыі, якія ўлічваюцца ў фізіцы, даволі разнастайныя, пачынаючы з сіметрый звычайнай трохмернай «фізічнай прасторы» (такіх, напрыклад, як люстраная сіметрыя), працягваючы больш абстрактнымі і менш нагляднымі (такімі як калібровачная інварыянтнасць).

Некаторыя сіметрыі ў сучаснай фізіцы лічацца дакладнымі, іншыя — толькі прыбліжанымі. Таксама важную ролю адыгрывае канцэпцыя спантаннага парушэння сіметрыі.

Гістарычна выкарыстанне сіметрыі ў фізіцы прасочваецца са старажытнасці, але найбольш рэвалюцыйным для фізікі ў цэлым, мабыць, стала ўжыванне такога прынцыпу сіметрыі, як прынцып адноснасці (як у Галілея, так і ў Пуанкарэ — Лорэнца — Эйнштэйна), які стаў затым як бы ўзорам для ўвядзення і выкарыстання ў тэарытычнай фізіцы іншых прынцыпаў сіметрыі (першым з якіх стаў, відаць, прынцып агульнай каварыянтнасці, які з’яўляюцца дастаткова прамым пашырэннем прынцыпу адноснасці і які прывёў да агульнай тэорыі адноснасці Эйнштэйна).

Групай сіметрыі фізічнай задачы называецца група, кожны элемент якой з’яўляецца лінейнай аперацыяй сіметрыі задачы, які адлюстроўвае адзін элемент мноства рашэнняў задачы ў iншы.

Тэарэма Нётэр

У 1918 годзе нямецкі матэматык Нётэр даказала тэарэму, згодна з якой кожнай неперарыўнай сіметрыі фізічнай сістэмы адпавядае некаторы закон захавання. Наяўнасць гэтай тэарэмы дазваляе праводзіць аналіз фізічнай сістэмы на аснове наяўных дадзеных аб сіметрыі, якой гэтая сістэма валодае. З яе, напрыклад, вынікае, што інварыянтнасць ураўненняў руху цела адносна часу прыводзіць да закона захавання энергіі; інварыянтнасць адносна зрухаў у прасторы — да закона захавання імпульсу; інварыянтнасць адносна вярчэнняў — да закона захавання моманту імпульсу.

Гл. таксама

• Група сіметрыі
• Тэарэма Нётэр
• Суперсіметрыя

Літаратура

• Ферми Э. Квантовая механика. — М.: Мир, 1968. — 366 с.
• Любарский Г. Я. Теория групп и физика. — М.: Наука, 1986. — 224 с.