КУРС ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ ЧИГАРЕВ А.В. ЧИГАРЕВ Ю.В.
Курс теоретической механики. Чигарев А.В., Чигарев Ю.В.




____________________________________________________________________________


Нарушенная симметрия сил

Следующий вопрос таков: как мы можем использовать законы, которые почти симметричны? Замечательно, что для широкого диапазона важнейших явлений — ядерных сил, электрических явлений и даже для некоторых слабых, вроде гравитации — все законы симметричны. С другой стороны, всплывает одно маленькое слабенькое явление и говорит: Нет, не все законы симметричны!» Может ли быть так, чтобы природа была почти симметрична, а не абсолютно симметрична? Что нам делать с этим? Во-первых, есть ли у нас другие примеры подобного рода? Ответ — да, у нас действительно есть несколько других примеров. Например, ядерные части сил между протоном и протоном, между нейтроном и нейтроном и между протоном и нейтроном в точности равны друг другу. Это — новая симметрия, симметрия ядерных сил, вследствие которой мы можем взаимно заменять протоны и нейтроны, но, очевидно, это неполная симметрия, поскольку электрическая сила отталкивания протонов отсутствует для нейтронов. Поэтому мы не всегда можем заменять протон на нейтрон, хотя такая замена может служить хорошим приближением. Почему хорошим? Потому что ядерные силы гораздо сильнее электрических. Следовательно, это тоже «почти» симметрия, и это еще один пример такой ситуации. Курс теоретической механики. Чигарев А.В., Чигарев Ю.В.В своем сознании мы склонны воспринимать симметрию как в некотором роде совершенство. На самом деле это очень похоже на мысль греков, что окружность совершенна. Им трудно было поверить, что орбиты планет не круги, а только близки к кругам. Но различие между кругом и почти кругом вовсе не маленькое, это просто огромное различие. Круг обладает совершенством и симметрией, которые исчезают при малейшем ее искажении — симметрии больше нет. Тогда возникает вопрос: почему орбиты почти круги — и это гораздо более трудный вопрос. В действительности планеты, вообще говоря, должны двигаться по эллипсам, но на протяжении веков под действием приливных сил их орбиты стали почти симметричными. Вопрос теперь в том, не имеем ли мы здесь похожую проблему. Если бы пути планет были действительно точными кругами, то здесь нечего объяснять, все просто и понятно. Но поскольку они всего лишь почти круговые, здесь требуется многое объяснить. В результате возникает серьезная задача из динамики, и для объяснения, почему орбиты почти симметричны, приходится рассматривать приливные силы и тому подобное. Курс теоретической механики. Чигарев А.В., Чигарев Ю.В.Так что наша задача — объяснить, откуда возникает симметрия. Почему природа близка к симметрии, почти симметрична? Ни у кого нет объяснения. Мы можем лишь предложить вам старое японское предание. В японском городе Нейко есть ворота, которые японцы называют самыми красивыми воротами страны. Они были построены в те времена, когда Япония находилась под сильным влиянием китайского искусства. Ворота выполнены весьма искусно, с фронтонами и многочисленными колоннами; они покрыты красивой резьбой, с драконьими головами и принцами, вырезанными на колоннах, и тому подобным. Но если приглядеться к сложному узору, вырезанному на одной из колонн, можно увидеть, что один из элементов узора перевернут вверх ногами. Остальная часть узора полностью симметрична. Как гласит предание, это было сделано для того, чтобы боги не заподозрили человека в совершенстве. Так что в узор была намеренно внесена ошибка, чтобы боги не рассердились на людей. Курс теоретической механики. Чигарев А.В., Чигарев Ю.В.Мы можем подхватить эту мысль и считать, что объяснение почти полной симметрии природы таково: Бог создал законы не совсем симметричными, чтобы мы не стали завидовать их совершенству!