Т19 Этот удивительно симметричный мир: Пособие для учащихся.—М.: Просвещение, 1982.—176 с., ил.
В книге в интересной и популярной форме рассказано о симметрии как об одной из важнейших сторон окружающего нас мира. Наряду с геометрической симметрией рассмотрена симметрия физических законов, и в частности симметрия в мире элементарных частиц. Предназначена школьникам старших классов.
Предисловие
С симметрией мы встречаемся везде — в природе, технике, искусстве, науке. Отметим, например, симметрию, свойственную бабочке и кленовому листу, симметрию форм автомобиля и самолета, симметрию в ритмическом построении стихотворения и музыкальной фразы, симметрию "орнаментов и бордюров, симметрию атомной структуры молекул и кристаллов.
Понятие симметрии проходит через всю многовековую историю человеческого творчества. Оно встречается уже у истоков человеческого знания; его широко используют все без исключения направления современной науки. Принципы симметрии играют важную роль в физике и математике, химии и биологии, технике и архитектуре, живописи и скульптуре, поэзии и музыке. Законы природы, управляющие неисчерпаемой в своем многообразии картиной явлений, в свою очередь, подчиняются принципам симметрии.
Что же такое симметрия? Какой глубокий смысл заложен в этом понятии? Почему симметрия буквально пронизывает весь окружающий нас мир? Ответы на эти вопросы читатель может получить, прочитав данную книгу. Материал книги распадается на две части. В первой части рассматривается симметрия положений, форм, структур. Это та симметрия, которую можно непосредственно видеть. Она может быть названа геометрической симметрией. Во второй части рассматривается симметрия физических явлений и законов природы. Эта симметрия лежит в самой основе естественнонаучной картины мира; ее можно назвать физической симметрией.
Автор стремился рассказать о симметрии простым языком, доступным читателю, не владеющему специальными физическими и математическими знаниями. Однако книга не предназначается для легкого, развлекательного чтения. Читателю придется проявить известное терпение, чтобы усвоить некоторые относительно .трудоемкие главы книги, и в частности начальные главы, где разбираются понятия зеркальной, поворотной, переносной и других видов симметрии. Никакой специальной подготовки здесь не требуется; нужно лишь некоторое терпение, наградой за которое будет, как надеется автор, удовлетворение от чтения последующих глав.
иглиолкпи^
Разговор автора с читателем о том, что такое симметрия
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. СИММЕТРИЯ ВОКРУГ НАС Глава 1 ~- . .. „п адчеокальный двойник. 3
Зеркальная симметрия
Предисловие 5
:РВАЯ. СИММЕТРИЯ ВОКРУГ НАС
Объект и его зазеркальный двойник. Зеркальная симметрия. Энантиоморфы.
16
симметрии 21
Бордюры и орнаменты
27
Правильные многогранники
36
Глава 5
Симметрия в природе
41
в мире атомов
50
сГрал'ьность в природе 63
Глава 8
Симметрия
и относительность
движения 76
Глава 9
Симметрия физических
законов 81
Глава 10
Законы сохранения
87
Симметрия и законы
сохранения
97
рия. Энантиоморфы.
Поворотная симметрия. Зеркально-поворотная симметрия Переносная (трансляционная) симметрия. «Неуживчивые» соседи. Скользящая плоскость (ось) симметрии. Бордюры. Орнаменты. Построение орнамента. Орнамент «Ящерицы».
Пять Платоновых тел. Симметрия правильных многогранников. Попытки использовать Платоновы тела для объяснения некоторых фундаментальных проблем. О роли симметрии в познании природы.
От идеи симметрии к реальной картине симметричного мира. Симметрия в неживой природе. Кристаллы. Симметрия в мире растений. Симметрия в мире насекомых, рыб, птиц, животных. Пришельцы из других миров. Молекулы. Загадка бензольного кольца. Кристаллическая решетка. Гранецентрированная кубическая решетка. Полиморфизм. Кристаллическая решетка и внешняя форма кристалла. Об экспериментальном изучении кристаллических структур. Загадки воды. Магнитные структуры. Порядок и беспорядок. ,
Симметрия и асимметрия винта. Винты в природе. Молекула ДНК. Вращение плоскости поляризации света. Правые и левые молекулы. Стереоизомерия.: Лево-правая асимметрия молекул и жизнь.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. СИММЕТРИЯ В ОСНОВЕ ВСЕГО
Принцип относительности. Относительность одновременности событий. Преобразования Лоренца. Относительность промежутков времени. Скорость тела в разных системах отсчета.
системах отсчета.
Симметрия относительно пространственных переносов. Симметрия относительно поворотов. Симметрия относительно переносов во времени. Симметрия относительно зеркального отражения. Пример асимметрии физических законов.
Невероятное приключение барона Мюнхгаузена. Законы сохранения энергии и импульса в задачах с биллиардными шарами. О законе сохранения импульса. Векторное произведение двух векторов. Второй закон Кеплера — закон сохранения орбитального момента импульса планеты. Сохранение собственного момента импульса вращающегося тела.
Связь между пространственно-временной симметрией физических законов и законами сохранения энергии, импульса, момента импульса. Универсальность и фундаментальность законов сохранения. О практической ценности законов сохранения. Пример с эффектом Комптона. Законы сохранения в роли правил запрета, ограничивающих воз---„.,,„„Р вяпианты поведения физических систем.
Глава 12
Мир элементарных частиц
104
Глава 13
Законы сохранения в мире
элементарных частно
120
Глава 14
«Проблема Озма» 130
Глава 15
Фермионы и бозоны 140
Глава 16
Симметрия различных
взаимодействий
144
Глава 17
Кварк-лептонная симметрия 155
Разговор автора с читателем о месте и роля симметрии 163
Некоторые характеристики элементарных частиц. Список элементарных частиц. Частицы и античастицы. Частицы, античастицы и симметрия. Нейтрино и антинейтрино (левый и правый винты в мире элементарных частиц). Нестабильность элементарных частиц. Взаимопревращения элементарных частиц.
Законы сохранения энергии и импульса в процессах взаимопревращения элементарных частиц. Сохранение электрического заряда и стабильность электрона. Три закона сохранения и нейтрино. Экспериментальное обнаружение электронного антинейтрино. Сохранение электронного и мюонного зарядов. Электронное и мюонное нейтрино. Сохранение барионного заряда и стабильность протона. Дискретные симметрии. СРГ-инвариантность.
Сущность «проблемы Озма». «Проблема Озма» до 1956 года. Обнаружение зеркальной асимметрии в процессах Р-распада. Зеркальная асимметрия в процессах распада и «проблема Озма». Нарушение зарядовой симметрии. Сохранение комбинированной четности. Сохранение комбинированной четности и «проблема Озма». Решение «проблемы Озма».
Периодическая система элементов и принцип запрета Паули. Перестановочная симметрия. Фермионы и бозоны. Симметричные и антисимметричные волновые функции. Сверхтекучесть жидкого гелия. Сверхпроводимость. Индуцированное испускание света и лазеры.
Основные типы взаимодействий. Изотопическая инвариантность сильных взаимодействий. Изотопический спин (изо-спин). Закон сохранения странности в сильных и электромагнитных взаимодействиях. Различные типы взаимодействий и законы сохранения. Любопытная формула. Унитарная симметрия сильных взаимодействий.
Кварки. Очарованный мир. Кварк-лептонная симметрия. Новые открытия
Вездесущая симметрия. Развитие понятия симметрии. Симметрия — асимметрия. О роли симметрии в научном познании мира. Симметрия в человеческом творчестве.
Лев
ЭТОТ УДИВИТЕЛЬНО глл \л лдртоыттиктгя лдтлп
Цена: 300руб.
