Symmetri er i fysikken endringer som kan gjøres i beskrivelsen av et system uten at det forandrer de fysiske lovene for hvordan systemet oppfører seg. For eksempel kan vi la et eple falle mot bakken på ett sted i rommet eller to meter lenger bort uten at det forandrer de matematiske ligningene som beskriver fallet. Dette er en symmetri knyttet til forskyving i rommet. Vi har også en tilsvarende symmetri for forskyving i tid. Ligningene som beskriver eplet er de samme om vi lar det falle i dag eller i morgen.

Faktaboks

Uttale
symmetrˈi

I dagligtale snakker vi gjerne om symmetri som at et bilde er likt på begge sider. I fysikken er symmetri altså at matematikken i naturlovene er lik før og etter en endring. Symmetrier i naturen har stor betydning i fysikken. Spesielt viktig er sammenhengen mellom symmetrier og bevaringslover.

Symmetrilover

Symmetriegenskapene uttrykkes ved fysiske lover, slik som bevaringslover. Disse lovene gir uttrykk for invarianser, det vil si at forhold mellom bestemte fysiske størrelser kan uttrykkes uavhengig av spesielle koordinatsystemer (se relativitetsteori). Av symmetrilovene kan man avlede bevarte størrelser (bevegelseskonstanter) og bevaringslover ved transformasjoner, det vil si ved å forandre, bytte om eller skifte tegn på størrelsene etter bestemte regler.

Man skiller mellom transformasjoner i tidrommet og transformasjoner som er uavhengige av tidrommet. Transformasjoner i tidrommet (translasjon eller forskyvning og rotasjon eller dreining) skal være i overensstemmelse med relativitetsteorien (se lorentztransformasjoner). Av slike transformasjoner følger bevaringslover for energi (translasjon i tid), bevegelsesmengde (translasjon i rom) og spinn (rotasjon i rom). I kvantemekanikken er partikler klassifisert etter den bevarte størrelsen egenspinn, der fermioner har halvtallig egenspinn og bosoner har heltallig egenspinn (se statistisk mekanikk).

Symmetrilovene er grunnlaget for bevegelsesligninger i både klassisk fysikk og kvantemekanikk. De gir også forståelse av hvordan partikler kan gå sammen i større systemer, for eksempel hvordan atomer og molekyler er strukturert i krystallgittere. Lovene anvendes også for å forklare ordningen av elektroner i atomer og molekyler, og karakteristiske spektra i forbindelse med rotasjon og vibrasjon. Disse står i nær sammenheng med forandringer i molekylstrukturen. På tilsvarende måte brukes symmetrilovene også for å forklare strukturen av atomkjerner som er bygd opp av protoner og nøytroner.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg