От гравитации к супергравитации
От гравитации к супергравитации
Как известно, значение научных теорий заключается в том, чтобы намного опережать экспериментальные и наблюдательные исследования. И в этом плане на одном из первых мест в современной теоретической физике стоит теория «симметрии», которые были квалифицированы Е. Вигнером как высший уровень понимания физических явлений, устанавливающий или, лучше сказать, «отражающий» связь между законами природы.
На первый взгляд, понятие «симметрии» выглядит довольно элементарно, с ним хорошо знакомы все, кто проходил курс школьной геометрии. С их проявлениями мы встречаемся буквально на каждом шагу – зеркальная, центральная, осевая… а физики в свое время заинтересовались симметриями в связи с изучением геометрических свойств различных кристаллов. Однако в дальнейшем выяснилось, что симметрии имеют не только чисто геометрический, но и более глубокий смысл – они отражают глубинные, сокровенные физические связи между явлениями. И с этой точки зрения Вигнер совершенно прав!
В современной физике симметрия – это неизменность (или инвариантность) основных свойств материальной системы и происходящих в этой системе процессов и взаимодействий при тех или иных ее преобразованиях, изменениях ее характеристик. Известна, например, симметрия всех явлений природы при замене всех частиц на соответствующие античастицы.
Изучение подобных симметрии позволяет связать доступные наблюдению физические процессы с теми явлениями, которые протекают в глубинах микромира или в отдаленных областях пространства, а также с теми процессами, которые происходили в далеком прошлом, в первые мгновения существования Вселенной.
Еще один пример физической симметрии – симметрия между неподвижными системами и системами, движущимися равномерно и прямолинейно. Да, с точки зрения физики, это тоже симметрия, поскольку (это было замечено еще Галилеем) все физические процессы в таких системах протекают совершенно одинаково и независимо от того, с какой скоростью они движутся.
И вот что важно: каждой симметрии соответствует какая-либо сохраняющаяся физическая величина. Это значит, что симметрии тесно связаны с законами сохранения, определяющими течение любых процессов и явлений и составляющими фундаментальную основу наших физических представлений о природе. Потому-то физики и придают симметриям столь важное значение. Как образно заметил один известный физик, симметрии и законы сохранения выполняют роль железного каркаса, на котором держится все здание физической теории.