Симметрия в физике и химии

Столь широкое понятие, как симметрия, чрезвычайно полезно в геометрии и близких к ней областях, таких как декорирование, мощение улиц или кристаллография.кристаллография

Как ни странно, это верно и для физики. Одно из самых важных открытий, сделанных физиками за последние годы, состоит в том, что динамическая симметрия приводит к законам сохранения, то есть к существованию величин, не меняющихся со временем. Например, результат эксперимента в изолированной лаборатории будет одинаковым независимо от того, проведен он сегодня или завтра (симметрия перед временным перемещением), что приводит нас к одному из важнейших физических законов — закону о сохранении энергии. Современная физика элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий между ними в значительной степени базируется на существовании симметричных преобразований.

Эти преобразования могут показаться эзотерически-абстрактными и весьма удаленными от обычных временных и пространственных изменений, но в любом случае своим результатом они имеют важнейшие законы сохранения. Речь идет о законе сохранения, например, электрического заряда и других величин, имеющих более сложные названия: изоспин, барионный заряд, гиперзаряд или странность. Самая последняя из этих симметрий имеет фамильярное прозвище Суси (анаграмма слова «суперсимметрия »). Речь идет о расширении стандартной модели квантовой механики, теории элементарных частиц, объединяющей в одну суперсилу три фундаментальных взаимодействия в природе: электромагнитное, сильное ядерное и слабое ядерное взаимодействие.

Помимо всего прочего, суперсимметрия — основная деталь современной теории суперструн. Сейчас мы не будем симметрия молекулыуглубляться в квантовую теорию суперсимметрии. Укажем лишь на существование тесной связи между всеми типами частиц. Если эта гипотеза верна, то в ближайшем будущем можно ожидать серьезных теоретических исследований в этом направлении. Но, конечно, наука все еще далека от проведения эксперимента, который бы позволил подтвердить или опровергнуть это предположение.

Симметрии также имеют большое значение в химии. Способ группировки атомов в молекулы является основным фактором, определяющим химические свойства элемента, и симметрия может сыграть здесь решающую роль.

Графит, например, состоит из атомов углерода, образующих слои, способные скользить друг по другу, благодаря чему мы можем писать карандашом. В алмазе же, другом углеродистом соединении, атомы, расположенные на вершинах тетраэдра, образуют трехмерную сеть совершенной симметричности и чрезвычайной твердости. В 1985 году была открыта третья устойчивая форма атомов углерода — бакминстерфуллерен, или шар Баки. Этот так называемый «углерод шестьдесят» (С60) состоит из 60 атомов углерода, чьи сочленения сильно напоминают места соединения швов на футбольном мяче. Своим названием эта форма углерода обязана архитектору Ричарду Бакминстеру Фуллеру, сконструировавшему павильон США на «Экспо-67» в Монреале. Сейчас название этого элемента часто сокращают до фуллерена. Среди химических элементов С60 имеет самую высокую симметрию из всех известных.

Даже если такие элементы перевозят, то на коробки с ними обязательно надо клеить пломбы-наклейки, чтобы быть уверенным, что его до вас никто не откроет и никак там не навредит.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Facebook

Оцените материал:

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (Проголосуйте первым!)
Loading...Loading...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>