Головна

Поняття симетрії в природознавстві

  1. I. 7. Що називається інтерференцією хвиль? Поясніть поняття когерентності, різниці ходу хвиль, умови max і min при інтерференції хвиль.
  2. I. Поняття про принципи ФВ і їх значення.
  3. III 1. Поняття педагогічної технології, її основні ознаки
  4. III 1. Поняття уроку як цілісної системи, вимоги до уроку
  5. III 1. Поняття «засоби навчання», їх класифікації
  6. III 1. Поняття «засоби навчання», їх класифікації
  7. III. 4. Авторські школи: поняття та класифікація

До слова «симетрія» ми звикаємо з дитинства, і здається, що в цьому ясному понятті нічого загадкового бути не може. Симетрію ми зустрічаємо всюди - в природі, техніці, мистецтві, науці. Принципи симетрії відіграють важливу роль у фізиці, математиці, хімії і біології, техніці та архітектурі, живописі та скульптурі, поезії та музиці. Симетрія проникла в світ математичних законів, фізичних, біологічних, літературних і стала там повноправною господинею.

Математично строге подання про симетрії сформувалося в 19 столітті.

Одним з найважливіших відкриттів сучасного природознавства є той факт, що все різноманіття навколишнього нас світу пов'язано з тим чи іншим порушенням певних видів симетрій.

симетрія(Грец. співмірність) - Незмінність при будь-яких перетвореннях / инвариантность щодо тих чи інших перетворень.

инвариантность - Властивість будь-якого об'єкта не змінюватися при зміні умов, в яких він існує.

Загальне поняття симетрії характеризує особливу структуру організації будь-яких систем, в якій зберігаються (залишаються інваріантними) певні ознаки при виконанні певних перетворень. Ознаки, які будуть зберігатися, можуть бути геометричними, фізичними, біологічними, хімічними, інформаційними і т. Д.

У трактуванні по Г. Вейль, симетричним називається такий об'єкт, який можна якось змінити, отримуючи в результаті теж, з чого почали (т. е. такий предмет, з яким можна виконати якусь операцію, отримавши в результаті первісний стан).

В широкому сенсі, симетрія - Це поняття, яке відображає існуючий в об'єктивної дійсності порядок, визначений рівноважний стан, відносну стійкість, пропорційність і співмірність між частинами цілого.

Протилежним поняттям є поняття асиметрії - Це поняття, яке відображає існуюче в об'єктивному світі порушення порядку, рівноваги, відносній стійкості, пропорційності і пропорційності, пов'язане зі зміною розвитком і організаційної перебудовою. Таким чином, асиметрія може розглядатися як джерело розвитку, еволюції, освіти нового.

Користуючись симетрією природи, фізики робили іноді дуже сміливі припущення. І вони завжди виправдовувалися. Наприклад, відомий вчений Поль Дірак вирішив, що електрон повинен мати «антипода». Справді, світ електрично нейтральний. Позитивних зарядів в ньому стільки ж, скільки і негативних. Але негативний електрон - дрібнесенькі, а позитивний протон неймовірно масивний. Це несправедливо, що не симетрично, вирішив Дірак і висловив припущення, що повинен існувати такий самий по масі, як і електрон, але з зарядом протилежного знаку «позитрон». І точно. Минуло чотири роки, і експериментатори спіймали таку частку.

Нещодавно отримано антиречовину, і астрономів вже спантеличує той факт, що в надрах космосу поки не виявлені «Антіземля», «антізвезди» і навіть «антігалактікі». Але надії знайти симетрію в великому не втрачені.

У загальному випадку те чи інше перетворення симетрії зводиться до трьох наступним перетворенням або їх комбінацій.

Основні типи перетворень симетрії (найпростіші перетворення):

· дзеркальна симетрія - симетрія відносно площини, коли будь-якій точці, розташованій по одну сторону площині, завжди буде відповідати точка, розташована по інший бік площині; об'єкт при операції відображення переходить в себе; кожна симетрична пласка постать може бути з допомогою дзеркала сполучена самотужки собою; симетрія лівого і правого - двостороння симетрія.

наприклад, Якщо стати в центрі будівлі і зліва від вас виявиться той же кількість поверхів, колон, вікон, що і справа, значить будівля симетрично. Якби можна було перегнути його по центральній осі, то обидві половинки будинку збіглися б при накладенні. Така симетрія отримала назву дзеркальної.

Двостороння симетрія в неживій природі не має переважного значення, але зате дуже багато представлена ??в живій природі. Вона характерна для зовнішньої будови тіла людини, ссавців, птахів, плазунів, земноводних, риб, комах, а також багатьох рослин. Цей вид симетрії вельми популярний в тваринному світі, сама людина скроєний за її канонами. Людське тіло має дзеркальною симетрією щодо вертикальної осі. Метелик симетрична по відношенню до відбиття в уявному дзеркалі, що розділяє метелика навпіл уздовж її тулуба.

· поворотна симетрія - Це симетрія відносно точки (центральна симетрія (перехід частин в нове положення і освіту вихідної фігури відбувається при повороті цієї фігури на певний кут навколо точки, яка зазвичай називається центром повороту).

наприклад, В світі рослин в ходу інша симетрія - поворотна. Візьміть в руку квітка ромашки. Поєднання різних частин квітки походить, якщо їх повернути навколо стеблинки.

· переносна (трансляционная) симетрія - Частини цілої форми організовані таким чином, що кожна наступна повторює попередню і відстоїть від неї на певний інтервал в певному напрямку.

наприклад, Полімерні ланцюгові молекули білків (об'єкти, витягнуті уздовж будь-якого напрямку), симетричні по відношенню до переносу (зсуву) уздовж нього на деяку відстань).

виділяють дві форми симетрії (І асиметрії):

- геометрична (Зовнішні симетрії) - це та симетрія, яку можна безпосередньо бачити;

- динамічна (Внутрішні) - симетрії, що виражають властивості фізичних взаємодій; лежать в основі ЕНКМ, розглядається в фізичних законах і законах природи (фізична симетрія).

якщо електрони одного атома замінити електронами іншого атома, то така заміна не призведе до яких-небудь змін.

Законами симетрії підкоряються всі форми на світлі. Навіть «вічно вільні» хмари мають симетрією, хоча і перекрученою. Завмираючи на блакитному небі, вони нагадують повільно рухаються в морській воді медуз, явно тяжіючи до поворотної симетрії, а потім, гнані піднявся вітерцем, змінюють симетрію на дзеркальну. Ще одним цікавим проявом симетрії життєвих процесів є біологічні ритми (біоритми), циклічні коливання біологічних процесів і їх характеристик (скорочення серця, дихання, коливання інтенсивності поділу клітин, обміну речовин, рухової активності, чисельності рослин і тварин), найчастіше пов'язані з пристосуванням організмів до геофізичних циклів. Дослідженням біоритмів займається особлива наука - хронобіологія.

Чим доводиться сама симетрія, чи є у неї під ногами ще більш фундаментальна першооснова? Поки невідомо. Досить загадковим також є той факт, що в цьому симетричному світі несиметричність не тільки вціліла, але і продовжує грати дуже важливу роль.



Тема 2.3. Загальна теорія відносності | Стереоізомерія і асиметрія живого (порушені симетрії)

Корпускулярно-хвильовий дуалізм | Основні положення релятивістської картини світу | Тема 1.5. Розвиток уявлень про рух | рух | Тема 1.6. Розвиток уявлень про взаємодію | концепції взаємодії | Величини, що описують взаємодію | Розділ II. Простір, час, симетрія | Два типи часу | Тема 2.2. Спеціальна теорія відносності (СТО) |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати