Реферат на тему Симметрия. Виды симметрии в физике.

Содержание:

Введение 2
1.Понятие симметрии 4
2.Виды симметрии. 7
3.Симметрия и законы сохранения 11
Заключение 11
Список используемой литературы 15

Введение:

Слово «симметрия» имеет греческие корни и означает «соразмерность». В обыденной жизни под этим понятием обычно понимают упорядоченность, гармонию, соразмерность. То как гармонично согласуются части, и целое является основной эстетической ценностью симметрии.
Эстетическая окрашенность симметрии в более совокупном понимании – это согласованность или сбалансированность отдельных элементов объекта, связанных в единое целое, единство пропорций. С древних времен многие народы обладали понятием о симметрии в широком значении как эквивалентности уравновешенности и согласия. В геометрических узорах всех веков запечатлены неиссякаемая фантазия и находчивость живописцев и мастеров. Их творческий процесс был урезан строгими рамками, требованиями неукоснительно руководствоваться принципам симметрии. Трактуемые несравненно шире, идеи симметрии имеют свою историю, их зачастую можно выявить в живописи, скульптуре, музыке, поэзии. Операции симметрии часто служат взглядами, которым подчиняются хореографические движения: именно инвариантные движения составляют основу танца. В многочисленных вариантах именно язык симметрии оказывается наиболее подходящим для обсуждения произведений изобразительного искусства, в том числе и в случае если они различаются отклонениями от симметрии или их создатели стараются осознано ее избежать. Первым определение симметрии привнес в науку Г.Вейли, в своих трудах «Симметрия» он проанализировал переход от простого чувственного восприятия симметрии к ее научному пониманию. Под симметрии Вейли понимал неизменность объекта при определенного рода изменениях. Симметрия есть совокупность неизменных свойств объекта. Многие живые существа на планете обладают приближенной зеркальной симметрией при отражении левой половины тела в правую и наоборот. При этом законом симметрии подчиняются не только материальные объекты, но и математические. Можно говорить об неизменности функции, уравнения, оператора при тех или иных преобразованиях системы координат, что позволяет применять категорию симметрии к законам физики [5, c.15]. С течением времени физики открывают все новые виды симметрии, если изначально рассматривали исключительно геометрические виды симметрии, то в дальнейшем были открыты ее перестановочная, калибровочная, унитарная и другие. Такие виды симметрии еще называют «динамическая симметрия». В современной физике отводится особая роль принципам инвариантности, на основе данного принципа были обоснованы стары и новые законы сохранения, было найдено множество решений фундаментальных и прикладных задач, что позволило добиться первых успехов на пути объединения фундаментальных взаимодействий. Данные принципы имеют большой общность. Отсутствие законов инвариантности природы относительно смещений в пространстве и времени, не позволило бы науке устанавливать эти законы.
Целью данной работы изложить основные понятий теории симметрии и принципов инвариантности в современной физике.

Заключение:

В данной работе были рассмотрены основные принципы симметрии и законами её сохранения. Можно прийти к выводу что сегодня математическое исследование, основанное на анализе симметрии, также может стать источником выдающихся достижений в физике. Даже если заложенные в математическом описании симметрии трудно или невозможно представить себе наглядно физически, они могут указать путь к выявлению новых фундаментальных принципов природы. Поиск новых симметрий стал главным средством, помогающим физику в наши дни продвигаться к более глубокому пониманию мира.
Таким образом, симметрии, их принципы и законы сохранения помогают науке продвигаться дальше, брать новые высоты и переходить на более продвинутый уровень. Можно с уверенностью сказать, что наука не остановится на достигнутом и с помощью симметрии можно будет изучит ещё что-нибудь новое и полезное.
 

Фрагмент текста работы:

1.Понятие симметрии

Симметрия — понятие, отражающее существующий в природе порядок, пропорциональность и соразмерность между элементами какой-либо системы или объекта природы, упорядоченность, равновесие системы, устойчивость, т.е. некий элемент гармонии [3, c.28].
Прошли тысячелетия, прежде чем человек в ходе своей общественно-производственной деятельности осознал необходимость выразить в определенных понятиях установленные им прежде всего в природе две тенденции: наличие строгой упорядоченности, соразмерности, равновесия и их нарушения. Люди тысячелетиями наблюдали правильность форм в природе, обращали внимание на геометрическую строгость строения пчелиных сот, то в какой последовательности и повторяемости расположены ветви и листья на деревьях, лепестки цветов вся эта закономерность и упорядоченность была отражена в своей практической деятельности человека, в его мышлении и искусстве.
Инвариантность заложена в объекты и явления природы. Симметрия позволяет живым организмам планеты подстроится под среду обитания, п может помочь оставаться в живых. Инвариантные объекты радуют и вдохновляют человека на протяжении многих веков. У живых организмов, живущих на Земле, можно отметить различные виды симметрии. В том числе и организмы которые обладают анатомически различной структура имеют все шансы иметь один и тот же вид наружной симметрии.
Принцип симметрии — фундаментальная черта законов физики, заключающаяся в неизменности этих законов при определенных преобразованиях. Иначе симметрию законов называют инвариантностью. Например, перенос системы как целого в пространстве не приводит к изменению физических законов. Не приводят к изменениям ни поворот системы, ни сдвиг во времени, ни переход к другой системе отсчета, которая движется относительно первой с постоянной скоростью. В соответствии с принципом, можно произвести переход в другую систему отсчета, движущейся относительно данной системы с постоянной скоростью. Неживой мир очень симметричен. Нередко нарушения симметрии в квантовой физике элементарных частиц — это проявление еще более глубокой симметрии. Асимметрия является структурообразующим и созидающим принципом жизни [1, c.18].
То есть, мы видим, что такое понятие, как асимметрия, будет постоянно соотноситься с понятием симметрии. Если какой либо процесс. Процедура или даже фигура по всем наукам, не ограничиваясь физикой, не будут обладать определенными признаками или работать по принципам симметрии, то здесь имеет место быть асимметрия. Присутствие данного явления асимметрии в каком либо процессе влечет за собой абсолютное нарушение симметрии, то есть, недоступность для данного процесса всех элементов симметрии.
Также существует такое понятие как «диссиметрия», которое разграничиваясь от асимметрии, подразумевает под собой пониженную симметрию или недоступность только определенных элементов симметрии.
Но даже полное отсутствие всех известных элементов симметрии в предмете не означает невозможности найти такие преобразования, в которых обнаружится особый, неизвестный ранее тип симметрии.
На принцип симметрии заложен в основу множества теорий в физике. На основе данного принципа построена теория относительности, квантовой механики, физики твердого тела, атомной и ядерной физики, физики элементарных частиц. Эти принципы наиболее ярко выражаются в свойствах инвариантности законов природы. Речь при этом идет не только о физических законах, но и других, например, биологических. Примером биологического закона сохранения может служить закон наследования. В основе его лежат симметричность биологических свойств по отношению к переходу от одного поколения к другому. Вполне очевидно, что без законов сохранения (физических, биологических и прочих) наш мир попросту не смог бы существовать.
Аспекты, без которых симметрия невозможна [2, c.13]:
1) объектом симметрии называют носителя симметрии, в данной роли могут выступать вещи, процессы, геометрические фигуры, математические выражения, живые организмы и т.д.
2) некоторые признаки — свойства, величины, отношения, процессы, явления — объекта, при преобразовании которых симметрия остается неизменной; их называют инвариантными или инвариантами.
3)изменения (объекта), сохраняют предмет идентичным лично для себя согласно инвариантным показателям; подобные перемены именуются преобразованиями симметрии;
4) отличительная черта предмета преобразовываться согласно назначенным показателям в самого себя уже после конкретных его изменений.
Таким образом, инвариантность выражает сохранение чего-то при каких-то изменениях или сохранение чего-то несмотря на изменение. Симметрия подразумевает постоянство не только самого объекта, но его свойств по отношению к преобразованиям, выполненным над объектом. Постоянство объектов можно наблюдать по отношению к разного рода операциям таким как поворот, перенос, отражение и т.д.