التحولات والتماثلالتماثل في الفيزياء
حتى الآن ، كانت جميع التماثلات التي نظرنا إليها مرئية إلى حد ما: أشكال أو صور أو أنماط مرئية. في الواقع ، يمكن أن يكون التماثل مفهومًا أوسع بكثير: مناعة للتغيير.
على سبيل المثال ، إذا كنت تحب عصير التفاح مثلما تحب عصير البرتقال ، فإن تفضيلاتك هي "متناظرة" في ظل التحول الذي يبدل التفاح والبرتقال.
في عام 1915 ، لاحظ عالم الرياضيات الألماني
على سبيل المثال ، تخبرنا تجربتنا أن قوانين الفيزياء هي نفسها في كل مكان في الكون. لا يهم إذا أجريت تجربة في لندن ، أو في نيويورك ، أو على كوكب المريخ - يجب أن تكون قوانين الفيزياء هي نفسها دائمًا. بطريقة ما ، لديهم
وبالمثل ، لا يهم إذا أجرينا تجربة أثناء مواجهة الشمال أو الجنوب أو الشرق أو الغرب: قوانين الطبيعة لها
وأخيرًا ، لا يهم إذا أجرينا تجربة اليوم أو غدًا أو بعد عام. قوانين الطبيعة "متناظرة مع الزمن".
قد تبدو هذه "التماثلات" في البداية عديمة المعنى تمامًا ، لكنها يمكن أن تخبرنا كثيرًا عن كوننا. تمكنت إيمي نويثر من إثبات أن كل تناظر يتوافق مع كمية مادية معينة محفوظة.
على سبيل المثال ، يشير التناظر الزمني إلى ضرورة الحفاظ على الطاقة في عالمنا: يمكنك تحويل الطاقة من نوع إلى آخر (مثل الضوء أو الحرارة أو الكهرباء) ، ولكن لا يمكنك أبدًا إنشاء الطاقة أو تدميرها. سيبقى إجمالي كمية الطاقة في الكون ثابتًا دائمًا.
اتضح أنه ، من خلال معرفة التماثل فقط ، يمكن للفيزيائيين استخلاص معظم قوانين الطبيعة التي تحكم كوننا - دون الحاجة إلى إجراء تجربة أو ملاحظة.
يمكن للتناظر حتى التنبؤ بوجود الجسيمات الأساسية. أحد الأمثلة هو هيجز بوسون الشهير: تم توقعه في الستينيات من قبل علماء الفيزياء النظرية ، ولكن لم تتم ملاحظته في العالم الحقيقي حتى عام 2012.