Всесильна фея симетрії
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
«Світло мій, люстерко! скажи…» Герої казок шукали у цього чудового предмета відповіді на різні питання, вірячи в його магічну силу. Дзеркало схоже на вікно в інший, часом загадковий світ. Пам’ятаєте, звісно, які дивовижні пригоди зустріли у Задзеркаллі героїню Льюїса Керролла Алісу? Давайте і ми заглянемо у дзеркало.
Все начебто так, як у нашому звичному житті. Так і водночас не так. Піднявши праву руку в привітанні, ми побачимо, як наш дзеркальний побратим підняв ліву. Та й родимки у нас на різних щоках. Але все ж таки ми з ним напрочуд схожі, а якщо бути абсолютно точним — дзеркально симетричні. Отже, симетрія – ось що заворожує при погляді у дзеркало. І дорослий із задоволенням покрутить калейдоскоп, а дітей від нього і за вуха не відтягнеш. А суть цієї найпростішої іграшки — та сама симетрія. Три дзеркала та жменя різнокольорових камінців всесильною симетрією перетворюються на казкові візерунки.
У давній Елладі дев’ять муз правили всіма мистецтвами та науками — історією, музикою, астрономією, танцями та іншими, а сфери їхньої діяльності були суворо розмежовані. Якщо уявити собі десяту музу — музу симетрії, її влада простягається всюди.
«Симетрія встановлює кумедну і дивовижну спорідненість між предметами, явищами і теоріями, зовні, здавалося б, нічим не пов’язаними: земним магнетизмом, жіночою вуаллю, поляризованим світлом, природним відбором, теорією груп, інваріантами і перетвореннями, робочими звичками, малюнками ваз, квантовою фізикою, скарабеями, пелюстками квітів, інтерференційною картиною рентгенівських променів, розподілом клітин морських їжаків, рівноважними змінами кристалів, романськими соборами, сніжинками, музикою, теорією відносності…». Цей текст із книги німецького математика В. Гільде «Дзеркальний світ», присвяченої вивченню симетрії в науці.
На перший погляд, книга служить лише розгорнутою ілюстрацією до цієї цитати. Нас знайомлять з математикою для продавця фруктів, ми розглядаємо безліч пташиних яєць і переконуємося, що однакових не буває, милуємось грою найбільших алмазів та вивчаємо будову ДНК, шукаємо скарби, розв’язуємо вузли, зустрічаємося з веселкою та сніжинками. Книга рясніє фотографіями та малюнками, що робить її читання ще більш привабливим.
Однак усе це строкате різноманіття, крім цікавого споглядання, підпорядковане єдиній меті: показати, яку величезну роль відіграють принципи симетрії у сучасній науці. У фізиці елементарних частинок, наприклад, ними засновані теорії взаємодій між частинками.
Але в стрункому хорі симетричних явищ природи звучить нотка асиметрії: виявляється, є процеси, що йдуть по-різному в нашому світі і в Задзеркаллі. Чому так? Поки що до кінця не ясно. Може, ця крихітна хмаринка на чистій гладі дзеркала відкриє нам наступний, глибший рівень пізнання світу?
Автор: А. Семенов.