Симметрия и асимметрия - ABCD42.RU

Симметрия и асимметрия

Урок по искусству на тему «Симметрия и асимметрия в искусстве и науке.»

Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов

Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте

откроется в новом окне

Выдаем Удостоверение установленного образца:

Описание презентации по отдельным слайдам:

Симметрия и асимметрия в искусстве и науке.

Определение “Симметрия (от греческого symmetria — «соразмерность») — понятие, означающее сохраняемость, повторяемость, «инвариантность» каких-либо особенностей структуры изучаемого объекта при проведении с ним определенных преобразований».

Cимметрия — закономерное расположение элементов формы относительно плоскости, оси или точки. Существует три основных вида симметричной композиции: Зеркальная; Осевая; Винтовая. Зеркальная симметрия образуется при одинаковом расположении элементов относительно главной оси, проходящей по центру горизонтальной или вертикальной композиционной плоскости. Осевая симметрия типична для объёмной формы, имеющей центральную, как правило вертикальную ось симметрии и равномерное расположение элементов вокруг этой оси. Характерная симметрично-осевая форма – цилиндр. Винтовая симметрия характерна для объёмной формы, имеющей ту же центральную ось и неравномерное развитие элементов в продольном направлении, их сокращение и смещение относительно этой оси. Типичный её пример – форма, подобная форме раковины.

Отражение архитектурных построек в воде

Если при отражении изображение искажено, зеркальная симметрия неполная. В таком случае явление называется просто отражение

Симметрия в архитектуре

Симметрия у животных

Симметрия у растений

Проявляется в геометрической конфигурации молекул Молекула аммиака NH3 обладает симметрией правильной треугольной пирамиды, молекула метана CH4 — симметрией тетраэдра. Симметрия в химии Симметрия ДНК

Симметрия в кристаллах

Симметрия подобия Связана с одновременным уменьшением или увеличением подобных частей фигуры и расстояний между ними. Простейшим примером такой симметрии являются матрешки.

А В С А1 В1 С1 Подобие в науке (геометрия -подобные треугольники)

Асимметрия – отсутствие или нарушение симметричного расположения элементов композиции. Единство, целостность является целью построения асимметричной композиции так же, как и симметричной. Но, в отличии от симметричной композиции, в асимметричной композиции необходимо достичь зрительного равновесия. Асимметричная композиция более гибка по сравнению с симметричной, она дает возможность неповторимого сочета­ния элементов и поэтому всегда индивидуальна.

Обманчивая симметрия… Мона Лиза

Зентангл — это абстрактный рисунок, созданный на основе повторяющихся узоров, соответствующих запатентованному методу зентангла Творческое задание

Мир не мог бы быть абсолютно симметричным (ничто бы ни изменялось, не было бы никаких различий, в таком мире ничего бы не наблюдалось – никаких явлений, объектов). Не мог бы существовать абсолютно асимметричный мир. Это был бы мир без каких-либо законов, где ничто не сохраняется, где нет каких-либо причинных связей. Реальный мир – это мир, основывающийся на диалектике симметрии и асимметрии. Мы живем, находясь под воздействием с одной стороны, симметрии и необходимого, а с другой – асимметрии и случайности, и используя в своей практике диалектику симметрии – асимметрии. Например, строители современных мостов, высотных зданий, башен знают, что конструкция не должна быть безупречно симметричной из-за опасности возникновения резонансных колебаний, которые могут привести к ее разрушению. Поэтому симметрию конструкций сознательно нарушают, вводя в нее отдельные асимметричные элементы. Т.е., чистая симметрия может оказаться опасной. Она неустойчива. Исследования этой неустойчивости привели к рождению нового научного направления – теории катастроф. Примеры: рождение горного обвала, внезапная кристаллизация переохлажденной жидкости в сосуде: возникновение жизни на Земле – благоприятная для нас катастрофа. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Симметрия и асимметрия

Человечество оперирует понятиями симметрии и асимметрии с древних времен, но на протяжении столетий эти понятия были в большей степени эстетическими критериями, чем научными определениями.

Термин «симметрия» впервые сформулирован философами Древней Греции как пропорциональность, подобие, согласованность частей целостной структуры, гармония. Из греческого языка пришло и слово συμμετρα (symmetria), переводимое как соразмерность. Для древних греков симметрия была неотъемлемым атрибутом совершенства: утративши симметрию, предмет неизбежно лишается своей красоты. При этом следует заметить, что красота и совершенство, как и прочие эстетические критерии, не есть нечто абсолютное. Они родились под воздействием окружающей природы, большинство творений которой обычно обладает симметрией.

Симметрия вокруг нас

Терминология

Со временем понятие симметрии прибрело универсальный характер. Симметрия в современной трактовке предполагает неизменность объекта или его свойств при совершении над данным объектом тех или иных преобразований.

В некоторых случаях симметрия может быть достаточно очевидной. Например, для простых геометрических фигур ее легко увидеть и доказать путем нехитрых преобразований. Однако понятие симметрии значительно шире, и под объектом может подразумеваться не только физическое тело, но и явление, процесс или закон.

Идея симметрии часто использовалась учеными в качестве методологического инструмента при рассмотрении тех или иных проблем мироздания. С развитием научного познания мира симметрия превратилась из инструмента для установления взаимосвязей между системами и понятиями в такой же фундаментальный атрибут, как пространство, время и движение.

Неразрывно с симметрией связано противоположное понятие – асимметрия – отражающее нарушение симметрии, разупорядоченность системы в результате ее движения, развития. Согласно такой трактовке можно сказать, что симметрия есть проявление состояния покоя, а асимметрия – проявление движения. Да и сама суть движения заключается в нарушении симметрии пространства. Развивающаяся, движущаяся система всегда асимметрична.

Симметрия и асимметрия позволяют провести разграничение живой и неживой материи. Симметрия характерна для объектов неживой природы, для живой же материи в значительной степени преобладает асимметрия. Можно сказать, что принцип симметрии является, пожалуй, единственным надежным инструментом, с помощью которого возможно отличить объект биогенного происхождения от объекта неживого. Известный американский физик Фримен Дайсон сказал: «Жизнь – это тоже нарушение симметрии» .

Уже само определение симметрии и асимметрии подразумевает их неразрывную взаимосвязь друг с другом. Ни одно из этих понятий нельзя анализировать в отрыве от его антипода. Их отношение можно рассматривать как проявление фундаментального закона единства и взаимного исключения противоположностей.

Наука 2.0. Симметрия и Асимметрия

Виды симметрии

Симметрию принято классифицировать по операциям симметрии, т.е. способам преобразования объекта. Можно выделить несколько ключевых операций симметрии:

  • Точечная симметрия (инверсия) . Основополагающий объект точечной симметрии – шар. Шаровые формы достаточно широко представлены как на земле, так и в космосе. Например, водные микроорганизмы, в малой степени подверженные воздействию гравитации, имеют выраженную шаровидную форму. В отсутствии гравитации к форме шара стремятся и капли воды. Звезды и планеты – шаровые структуры галактического масштаба. Наш Земной шар шаром назвать можно лишь условно: будучи слегка сплюснутой с полюсов, наша Земля шаром не является, а значит, не обладает точечной симметрией, хотя очень близка к этому.
  • Поворотная (вращательная, радиальная, лучевая, аксиальная) симметрия – вид симметрии, при которой объект совпадает с собой при повороте вокруг оси на определенный угол. Особое место среди подобных объектов занимает круг, совмещающийся с собой при повороте вокруг оси на любой угол, а значит, обладающий поворотной симметрией бесконечного порядка. Благодаря этому свойству именно кругу с древних времен приписывали мистические свойства, именно круг во все времена символизировал защиту от злых сил. Поворотную симметрию бесконечного порядка легко представить себе, вспомнив любимую всеми поколениями детей игрушку – юлу. Вращательную симметрию обнаруживают снежинки, цветы и плоды многих растений, годовые кольца на спилах деревьев и т.д.
  • Зеркальная симметрия . С явлением зеркальной симметрии все мы сталкиваемся ежедневно, разглядывая себя в зеркале. Зеркало, как и поверхность воды, являясь плоскостью симметрии, в точности воспроизводит все объекты материального мира, которые оно “видит”, но в обращенном порядке. Отражение чаще других разновидностей симметрии встречается в природе. Зеркальной симметрией обладают все предметы, которые можно мысленно разделить на одинаковые, зеркально равные половинки. Этот вид симметрии присутствует повсюду: в архитектуре, геометрических фигурах и орнаментах на их основе, в цветах и листьях растений. Тела почти всех животных, в том числе и человека, если говорить лишь о внешнем виде, обладают билатеральностью, хотя и не совсем строгой.
  • Перенос на расстояние (трансляция) – это любой бесконечно повторяющийся узор – паркет, узоры на обоях, вымощенные плиткой дорожки… Трансляция может быть не только одномерной или двумерной, но даже и трехмерной. Таким видом симметрии обладает и кристаллическая решетка. Особая разновидность трансляции – ритм, являющийся симметрией сдвига во времени.
  • Винтовые повороты являются комбинацией двух рассмотренных выше видов симметрии – поворота на некоторый угол с трансляцией вдоль оси поворота. Такую симметрию часто называют симметрией винтовой лестницы или симметрией спирали. Примеры винтовой симметрии везде и всюду – от вещей самых обыденных (улитка, шурупы и сверла, расположение листьев или ветвей на стебле растения) до объектов макро- и микромира (галактики и спирали ДНК).
  • Симметрия подобия (масштабная симметрия ) связана с одновременным изменением размера подобных объектов и расстояния между ними. Самым известным примером такого вида симметрии служит матрешка. Симметрия подобия – характерная особенность всех растущих организмов. Одна из разновидностей симметрии подобия – самоподобие , т.е. инвариантность относительно изменения масштаба. Самоподобным называется объект, части которого по форме совпадают или похожи на объект в целом. Самоподобие является типичным свойством фракталов.
Читайте также  Физиология и генетика микроорганизмов

Симметричная симметрия

В жизни мы встречаемся с симметрией ежедневно и повсеместно, ее «сфера влияния» поистине безгранична. Природа, искусство, наука – повсюду мы видим проявление единства и противоборства симметрии и асимметрии, которые во многом и предопределяют гармонию природы, красоту искусства и мудрость науки.

Самые Необычные Стандарты КРАСОТЫ Со Всего Мира

ОСНОВЫ КОМПОЗИЦИИ: Равновесие — симметрия и асимметрия (Часть 2)

Из первой части статьи мы знаем что такое равновесие в фотографии и что оно является одним из наиболее важных элементов композиции. Размеры, характер и расположение в пространстве элементов композиции должны быть подчинены зрительному равновесию. Но вот как сбалансировать изображение, какие есть способы — рассмотрим в этой статье.

СИММЕТРИЯ

Симметрия — это наиболее очевидный и простой способ достичь композиционного равновесия. Симметрия прослеживается во всем: в природе, в строении человеческого тела, в предметах повседневной жизни.

Не все уравновешенные или сбалансированные фотографии симметричны – все симметричные композиции по умолчанию находятся в равновесии.

Симметричное равновесие на фотографии достигается тогда, когда объекты с одинаковым визуальным весом будут размещены равноудалённо от центра изображения. Но, создавая такую композицию, необходимо учитывать, что нарушить равновесие может даже небольшой элемент, присутствующий на одной из частей композиции, но отсутствующий на другой. Композиция уже не будет восприниматься симметричной — появится дисбаланс и визуальное напряжение. Происходит это от того, что при восприятии симметрии наш мозг устанавливает определённый ритм объектов и интервалов между ними, предполагает наличие определённой последовательности и интервала. А если этого не происходит — испытывает беспокойство.

В фотографии наиболее часто используются три вида симметрии:

  • Зеркальная (двусторонняя). Как уже понятно из названия, в основе лежит равенство двух частей композиции, которые расположены по разные стороны центральной оси снимка и являются практически зеркальными отражениями друг друга. Ориентация оси может быть как вертикальная, так и горизонтальная. Симметрию называют чистой, если две половины композиции отражают друг друга абсолютно точно. Но в природе такое встречается достаточно редко, ведь ни для кого не секрет, что даже человеческое тело не полностью симметрично. В большинстве случаев мы имеем дело с неполной симметрией — когда отражения не полностью идентичны и имеют незначительные отличия.

Фото: Hesham Alhumaid

Фото: Stefan Krebs

Фото: Bildwerker Freidburg

Фото: Davor Plesa

  • Радиальная (лучевая или круговая). В её основе лежит равное удаление всех элементов композиции относительно центральной точки (или общего центра). Количество объектов, как и угол их расположения относительно центра, могут быть различны. Главное понимать, что пока есть некий общий центр — симметрия сохраняется.

Фото: Victor Mozqueda

Фото: Markus Studtmann

  • Трансляционная (кристаллографическая). Это вид симметрии, в которой элементы композиции повторяются через определенные промежутки. Как пример — колонны или окна здания. В трансляционной симметрии ключевую роль играет совпадение направления элементов. С помощи такой симметрии можно создать ритм, движение, показать скорость или очень динамичное действие.

Фото: Hans Wolfgang Hawerkamp

Фото: Massimo Cuomo

АСИММЕТРИЯ

Асимметрия — это отсутствие или нарушение симметрии. Но это вовсе не значит, что асимметрия – это отсутствие равновесия композиции.

Асимметричное равновесие достигается тогда, когда элементы композиции, находящиеся по разные стороны от центра, имеют одинаковую визуальную массу. Достичь равновесия при помощи асимметрии сложнее, чем в симметричной композиции, так как между композиционными элементами более сложные пространственные отношения. Асимметричное равновесие более динамичное и интересное для привлечения внимания, чем симметричное.

Фото: Josef Sieberer

Фото: Uros Podlogar

Фото: Ute Scherhag

С его помощью можно дать ощущение движения, жизни и энергии. И если симметричная композиция воспринимается «как есть» — легко и сразу, то асимметричную нужно «читать» постепенно. Асимметричное равновесие сложнее построить, но у него есть огромное преимущество — оно оставляет нам большой простор для творчества.

Применяя знания на практике, вы можете совмещать симметрию с асимметрией и добиваться прекрасных результатов и привлекать больше внимания. Вот несколько примеров:

  • композиция приближается к абсолютной или чистой симметрии:

Фото: Stefan Neuweger

Фото: Karthi KN Raveendiran

  • симметричное равновесие асимметричных форм:

Фото: Jozef Kiss

Фото: Christian Muller

Фото: Ute Scherhag

  • асимметричная в целом композиция состоит из симметричных частей:

Фото: Jacqueline Hammer

Фото: Jacqueline Hammer

Фото: Plosz Zoltan

  • композиция может быть и в целом, и в деталях полностью асимметрична:

Фото: Piet Haaksma

Фото: Vedran Vidak

Фото: Knut Borge Strom

Сталкивая симметрию с асимметрией, необходимо помнить, что:

  • визуальная масса симметричной фигуры будет больше, чем масса асимметричной фигуры подобного размера и формы;
  • симметрия создаёт баланс сама по себе и, как правило, считается красивой и гармоничной. Но есть и обратная сторона медали — она зачастую лишена динамики и может показаться статичной и скучной;
  • асимметрия, как антипод статичной симметрии, обычно привносит в композицию динамику.

Симметрия и асимметрия окружают нас каждое мгновение в повседневной жизни, понятие данных терминов позволяет более осознанно и гармонично наблюдать за красотой окружающего мира и позволяет создавать неповторимые фотографии!

Читайте ещё о композиции в других наших статьях:

Хаос и порядок, симметрия и асимметрия

Современная естественно-научная картина мира основывается на понимании устройства мироздания как сбалансированного соотношения хаоса и порядка, или симметрии и асимметрии.

При этом под хаосом, понятие о котором ввели в теорию физики Больцман и Гиббс, понимается неопределённое состояние компонентов системы или вещества, нарушение определённых последовательностей и закономерностей. Под порядком, напротив, принято подразумевать определённое, регулярное, периодическое расположение частиц вещества, объектов, последовательный ход чего-нибудь, а также правила, по которым совершаются те или иные события.

Согласно определению Пьера Кюри под симметрией понимается неизменность какого-либо состояния относительно каких-либо преобразований в том или ином масштабе. Например, закон сохранения энергии Вселенной вообще. Асимметрия, таким образом, представляет собой нарушение подобного рода состояний и проявляется, например, в закономерность преобразования одного вида энергии в другой, а также во всех динамических процессах.

Относительно вышеприведённых определений следует заметить, что все они являются по сути своей условными. И состояния хаоса и порядка, а также симметрии и асимметрии взаимосвязаны друг с другом таким образом, что любой процесс или явление не только невозможно однозначно определить как относящийся к тому или иному типу состояний, но и вообще эти состояния невозможно представить отдельно друг от друга.

Кроме того, отнесение процесса или явления к категории хаоса или порядка, а также симметрии и асимметрии напрямую зависит от степени понимания наблюдателем закономерностей происходящих событий. Например, звёздное небо над головой представляет собой полный хаос для непосвященного в тайны астрономии наблюдателя, однако оно же являет собой строжайшую закономерность и последовательность для специалиста, знакомого с картой созвездий и принципом их движения на небосводе.

Кроме того, в разных составных частях, масштабах того или иного явления и события их можно определить и как хаотические, и как упорядоченные. Например, каждая частица воды в бурлящей реке движется хаотически, по одному ей предначертанному уникальному маршруту, однако весь речной поток представляет собой строго последовательное перемещение водяного массива по однозначно определённому руслу с конкретными параметрами скорости, ширины и глубины этого самого потока.

Читайте также  Планирование по кубановедению Класс 8 класс

Что касается симметрии и асимметрии, то они также гармонично и взаимодополнительно сочетаются в различных свойствах материи. Например, тело человека обладает двусторонней симметрией, оно поделено на правую и левую половины. Однако такая симметрия распространяется только на внешнюю форму человеческого тела, внутренние же органы располагаются, в том числе, и асимметрично: например, печень правее, а селезёнка и сердце левее от срединной линии тела; что касается устройства мозга, то его левое полушарие отвечает за решение логически-интеллектуальных задач, а правое – за творчески-эмоциональную сферу.

Таким образом, хаос и порядок, так же, как симметрия и асимметрия, неразрывно связаны друг с другом и представляют собой неотъемлемые атрибуты мироустройства.

Согласно современным представлениям об устройстве мироздания наш мир зародился благодаря Большому взрыву чего-то крайне мелкого и сверхконцентрированного и теперь безудержно и стремительно расширяется до невообразимо больших размеров, стремясь в конечном итоге к изменению энтропии и сверхмалой плотности. Под энтропией в данном случае понимается мера неупорядоченности вещества.

Рассмотрим эти события поэтапно и разберёмся с бытующими в современной науке представлениями о них как о показателях порядка, хаоса и характера изменения энтропии.

Считается, что мир возник из хаоса. То есть вот это самое «нечто», которое как раз и было очень мелким и сверхконцентрированым и в конечном итоге взорвалось с образованием текущего мироздания, якобы являлось неупорядоченно хаотичным… Однако может ли вообще нечто сверхмалое и сверхконцентрированное являться хаотично неорганизованным!?

Ведь, по сути, абсолютно все его условные части взаимодействуют абсолютно со всеми остальными условными частями! Всё взаимодействует со всем буквально как с самим собою. Все расстояние минимальны, все возможности передачи информации максимализированы, нет ни малейших потерь ни во времени (именно потому оно и отсутствует), ни в пространственных перемещениях (с аналогичными последствиями отсутствия и пространства тоже), ни в утечке энергии (нет и её, в том числе и потенциальной, но об этом чуть позже).

Разве возможно вообще охарактеризовать такое сверхобразование и сверхвзаимодействие в качестве хаоса!? Это же строжайший, однозначнейший и сверхсовершенный порядок, основанный при этом на сверхсимметрии как своём основополагающем, атрибутивном качестве.

После Большого взрыва ситуация качественно меняется. Появляется пространство как характеристика разницы расстояний между отдельными частями материи. Появляется время как характеристика скорости изменения этих расстояний. Появляется энергия как характеристика потенциальных возможностей динамических изменений различных частей образовавшегося мироздания.

Вот тут-то и появляется, наконец, хаос как неопределённость состояния каждой отдельной частички новорождённого мира, и в то же время сохраняется порядок как строго определённые законы взаимодействия этих частичек, а также их комплексов и систем. Однако порядок этот переходит на новый, отличный от базового уровень, который можно охарактеризовать именно как комплексный, или системный.

Далее хаос и порядок взаимодействуют друг с другом, составляя, так же, как пространство и время, единое и неразрывное целое. Строгая симметричность нарушается явлениями асимметрии, которые представляют собой суть и основу всех динамических изменения и любого развития.

Однако за счёт безостановочного и неотвратимого расширения вселенной порядок снова неизбежно начинает превалировать над хаосом!

В самом деле, к чему стремится консистенция мироздания? К сверхвысокому расширению, а значит, и к итоговой сверхнизкой плотности. А что представляет собой материя, состоящая из бесконечно разреженных частиц? Она представляет собой полное отсутствие системности, то есть взаимодействия между своими составляющими.

В условиях сверхвысоких расстояний между отдельными частицами пространство утрачивает свой смысл – нет никакой разницы между расстоянием в сотню световых лет и в тысячу, если и в том и другом случае взаимодействие отсутствует полностью. Скорость изменения расстояний также утрачивает актуальность, следовательно, исчезает и время. А так как все мироздание в целом при этом теряет возможность потенциальных динамических изменений, то утрачивается и энергия.

Мир вновь становится строжайшим образом упорядоченным и симметричным! Энтропия падает до нуля (а вовсе не возрастает, как представляют себе это современные естественники), точно так же, как это было с нею и до Большого взрыва. Вся разница между прошлым и будущим мироздания состоит в степени взаимодействия между частицами. И если до Большого взрыва между ними было сверхвзаимодействие и сверхзависимость, то после предельного расширения вселенной они будут испытывать полнейшие отсутствие какого-либо взаимодействия и абсолютную независимость друг от друга.

Вот она, пресловутая свобода, к которой осознанно или же совершенно бессознательно стремится всё, что существует в данный момент в этом мире. А вся суть текущего мироздания состоит в переформатировании одной формы порядка в другую.

Симметрия и асимметрия

2.6.3. Диалектика симметрии и асимметрии

С давних времен симметрия форм, наблюдаемых в природе, производила на человека сильное впечатление. Он видел в симметрии порядок, гармонию, совершенство, вносимые всемогущим творцом в изначальный хаос.

Убеждение в том, что симметрия есть не что иное, как проявление мудрости творца, просуществовало фактически вплоть до нашего столетия. Очарование симметрией, мистическое преклонение перед ней сменилось пониманием действительного содержания симметрии.

Современный взгляд на симметрию: идея сохранения, выявление общего в объектах или явлениях, ограничение числа возможных вариантов. Симметрия связана с сохранением. Она выделяет в нашем изменчивом, динамичном мире инварианты, своеобразные «опорные точки». Тем самым в мир вносится порядок.

Симметрия выделяет общее, как в объектах, так и в явлениях. Мир многообразен, но в то же время он един; в его разнообразных проявлениях присутствуют черты общности. Параллель симметрия-общее, связана с параллелью симметрия-сохранение – обе выходят на законы сохранения. Симметрия предопределяет необходимость: она действует в направлении сокращения числа возможных вариантов. Симметрия накладывает ограничения на разнообразие структур молекул и кристаллов. Возможны лишь те процессы, которые согласуются с законами сохранения. Например, закон сохранения энергии делает невозможным вечный двигатель, а закон сохранения импульса «не позволяет самого себя поднять за волосы».

Итак, с идеей симметрии органически связаны идеи сохранения, общности, тождества и необходимости. Реальный мир – это мир, основанный на симметрии и асимметрии.

Связь между симметрией и вероятностью можно усмотреть, из формулы в теории вероятности Шеннона. Симметричному состоянию соответствует меньшая информация. Можно утверждать, что с повышением симметрии состояния возрастает его энтропия. Большей симметрии соответствует большая вероятность.

Симметрия действует в направлении ограничения числа возможных вариантов поведения систем. Необходимость действует в том же самом направлении. Асимметрия действует в направлении увеличения числа вариантов; в том же направлении действует случайность, но случайности создают новые возможности, порождают новые альтернативы.

Сокращая число возможных вариантов, симметрия и необходимость вносят в мир порядок (это мы оцениваем положительно). В то же время симметрия и необходимость, сокращая число альтернатив, могут привести к безвыходной ситуации, завести в тупик, создать обреченность, потерять интерес к жизни (мы это оцениваем отрицательно). В подобных «тупиковых» ситуациях жизненно важна спасительная случайность, способная разрушить симметрию, создать неожиданный выход из тупика.

Читайте также  Человек и информация в материальном мире

Создавая новые возможности, новые альтернативы, асимметрия и случайность обеспечивает развитие, способствуют творческому поиску, появлению новой информации (мы оцениваем это положительно). В то же время асимметрия и случайность вносят дезорганизацию, увеличивают степень беспорядка в мире (оцениваем отрицательно). Обилие альтернатив, разнообразных вариантов может стать чрезмерным – тогда на помощь приходит упорядочивание в лице симметрии и необходимости.

Так и живем, находясь под воздействием, с одной стороны, симметрии и необходимости, с другой – асимметрии и случайности, «жизнь прожить – не поле перейти» и не каждому одинаково удается лавировать между этих «двух огней».

Красота как путеводная нить к истине, «красота спасет мир?»

Красота – понятие туманное, однако нет сомнений в том, что именно она служит источником вдохновения ученых. В некоторых случаях, когда дальнейший путь не ясен, именно математическая красота и изящество ведут ученых к истине. Между наукой и искусством существует множество параллелей, которые сразу же бросаются в глаза. Подобно художникам, каждый ученый имеет свой неповторимый стиль. Представления ученых о том, какой должна быть хорошая научная теория, удивительно схожи с аналогичными воззрениями представителей искусства. Корректной считается та теория, которая предположительно допускает экспериментальную проверку.

Можно ли из этого сделать вывод, что по отношению к асимметричным условиям вообще не может быть законов и что законы действуют только при наличии симметричных условий? Нет, нельзя.

Следует признать истинным и другой вывод: асимметричности условий не исключает существования закономерностей. Не исключаем асимметричность условий и инвариантности законов. Обоснованность этого положения в том, что симметрия – не единственны источник инвариантности, что инвариантность законов обеспечивается теми связями, которые входят в их содержание.

Таким образом, изучение связи между симметрией, асимметрией и законом дает возможность более глубоко представить и содержание этих категорий, и их роль в нашем познании.

История формирования понятия «симметрия» в науке начиналась с понимания ее как «однородность, соразмерность, пропорциональность, гармония». Философское значение принципов симметрии воспринималось как наиболее общая форма выражения принципа детерминизма. Принцип причинности имеет симметрический аспект: симметрия причин сохраняется в симметрии следствий.

Использование понятия «симметрия» рационально в двух значениях: во-первых, равновесие, во-вторых, нечто пропорциональное.

Симметрия объектов и симметрия у законов природы наблюдалась людьми в ревности, в частности при оражении объектов от глади вод. Ощущение симметрии отражения связывалось со сменой правого на левое и наоборот. То есть свойства зеркальной симметрии были изучены еще в древности. Симметрия кристаллизации льда, снега уже не относятся к зеркальной симметрии, также была известна в древности.

Симметрия объектов: объект является симметричным, если над ним можно произвести некоторые операции, в результате которых объект будет выглядеть точно так же, как и прежде сформулировал (Г. Вейль). В результате сформировалась классическая симметрия с основными понятиями симметрии и геометрии природных форм: ось симметрии, плоскость симметрии, центр симметрии. Операции симметрии: двустороннее отражение, повороты фигур вокруг определенных осей, трансляция и т.д. Все элементы симметрии конечных фигур встречаются и на бесконечных.

Позднее сформировалась криволинейная симметрия (гомология), симметрия подобия, многоцветная симметрия. Введено понятие об асимметрии.

Повторяемость видов симметрии в неживой и живой материи. Основные виды классической симметрии в природе: зеркальная (билатеральная), радиально-лучевая, шаровая. Основной закон, объясняющий проявление симметричности природных тел, закон Пьера Кюри: симметрия тела формируется под воздействием симметрии среды (на Земле это, прежде всего, симметрия сил земного тяготения). Наиболее вероятная эволюция форм симметрии: симметрия шара, двусторонняя симметрия, радиально-лучевая.

Симметрия в неживой и живой природе. Идеи Л. Пастера и В.И. Вернадского об отличии симметрии живых организмов от косной материи: преобладание в живой материи либо левых (в аминокислотах), либо правых изомеров (ДНК-РНК) – дисимметрия в живой природе, запрет на наличие пятой оси симметрии в неживой материи.

Симметрия в физике – свойство физических законов, детально описывающих поведение систем, оставаться инвариантными (неизмененными) при определенных преобразованиях, которым могут подвергнуться входящие в них величины.

Явные симметрии, непосредственно наблюдаемые, например симметрии пространства и времени или выводимые из законов сохранения.

Скрытые симметрии: скрытость симметрии исходной ситуации, возникающая после неустойчивого симметричного состояния.

Принципы и законы симметрии. Пространственно-временные, геометрические или внешние и связанные с ними законы сохранения.

1. Сдвиг времени, т.е. изменение начала отсчета, времени не меняет физических законов. Время однородно. Из инвариантности физических законов относительно этого преобразования вытекает закон сохранения энергии.

2. Сдвиг системы отсчета пространственных координат не меняет физических законов. Однородность пространства. Из этой симметрии вытекает закон сохранения импульса.

3. Поворот системы отсчета пространственных координат оставляет физические законы неизменными. Изотропность пространства. Закон сохранения момента импульса.

4. Законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Принцип относительности. Закон сохранения скорости движения центра масс изолированной системы.

5. Фундаментальные физические законы не изменяются при обращении знака времени. Все соответствующие процессы в природе обратимы во времени. Необратимость, наблюдаемая в макромире, имеет статическое происхождение и связана с неравновесным состоянием Вселенной.

6. Зеркальная симметрия природы: отражение пространства в зеркале не меняет физических законов.

7. Замена всех частиц на античастицы (операция зарядового сопряжения) не изменяет характера процессов природы.

Иерархия принципов симметрии в физике. Зеркальная симметрия и зарядовое сопряжение сохраняются только при сильных и электромагнитных взаимодействиях. При слабых взаимодействиях эти симметрии нарушаются.

Внутренние симметрии, описывающие специфические свойства элементарных частиц.

1. При всех превращениях элементарных частиц сумма электрических зарядов частиц остается неизменной. Закон сохранения электрического заряда.

2. Закон сохранения бариационного заряда.

3. Закон сохранения лептонного заряда. В современных теориях принимается, что только электрический заряд сохраняется. Барионный и лептонный заряды, возможно, не сохраняются строго, хотя экспериментально это не обнаружено.

4. Изотопическая инвариантность: зарядовая независимость сильных взаимодействий. Гейзенберг: протон и нейтрон – два различных состояния нуклона.

5. Симметрия (закон), связанная с сохранением нового квантового числа, – странности. При сильных и электромагнитных взаимодействиях сумма странностей всех частиц остается неизменной.

Теория взаимодействий элементарных частиц развивается благодаря принципам симметрии. Роль принципа симметрии в познании весьма велика, например, из соображений симметрии Дираком были постулированы античастицы, Д.И. Менделеевым сформулирован периодический закон и т.д. Общенаучность принципов симметрии многократно подтверждается в таких научных методах как аналогия, анализ, синтез, моделирование, принцип подобия

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: