Es sorprendente que la frase “simetría en la naturaleza” signifique cosas tan diferentes para diferentes personas, basadas en gran medida en su campo de estudio. Para los biólogos se trata de simetría en los seres vivos (radial y bilateral). Para un químico o geólogo significa estructura cristalina (el cuerpo cúbico centrado probablemente sea el más común). Para un astrónomo, podría significar simetría en estructuras astronómicas (estrellas y planetas esféricos, y simetría radial en galaxias y otras estructuras rotativas).
Pero para un físico tiende a significar algo bastante diferente, porque cuando escuchamos “simetría en la naturaleza” interpolamos “simetría en la ley natural” (título de una conferencia de Richard Feynman). Feynman señala:
“¿Cómo puede una ley física tener una simetría? Es fácil entender cómo un objeto físico tiene una simetría … bueno, por supuesto que no puede. Pero los físicos se deleitan al usar palabras comunes para otra cosa, por lo que en este caso tienen algo sobre las leyes físicas, que está muy cerca de la simetría de los objetos y lo llaman la simetría de las leyes … “(mi propia transcripción, cualquier los errores son mi culpa!)
- ¿Cuáles son algunas carreras confiables (en términos de estabilidad financiera) que implican trabajar con la naturaleza y los animales?
- ¿Cuál es la naturaleza del polvo interestelar que forma las nebulosas?
- Los humanos usan todo lo que tienen a su disposición sin pensar, ¿todos los recursos provistos por la naturaleza son gratuitos? ¿Está justificado poner un precio a esas mercancías?
- ¿Cuál es la naturaleza de la onda en la que se comporta el electrón cuando lo arrojamos hacia una pared en dos agujeros, sabiendo que se comporta dentro del átomo como una onda estacionaria?
- ¿Cómo afectan las necesidades y los deseos humanos al medio ambiente natural?
La conferencia completa (de hecho, la serie completa de conferencias) está disponible en línea. Aquí está el sitio de Cornell (también está en youtube, pero no puedo decir si esos son legítimos o alguien que se beneficia al volver a publicar Cornell, así que aquí está la fuente original): Conferencia 4 – Simetría en la Ley Física | El carácter de la ley física | Richard Feynman – CornellCast
Para los físicos, esta simetría de la naturaleza es un gran problema … la simetría subyace a todas las teorías modernas “profundas”, desde la relatividad general hasta el modelo estándar de la física de partículas. Pero si miras detenidamente esto, surge algo muy extraño.
La generalización de la simetría a las leyes se basa en la idea de invariancia … si puedes hacer un cambio en algo y no hay forma de saberlo, entonces es una simetría. Si cambio a izquierda y derecha en una fotografía, puede ser difícil saber … que muestra que las personas y muchos otros objetos son simétricos de izquierda a derecha. Del mismo modo, si tengo un dispositivo especial que mueve cada cosa en el universo un año luz en la dirección que apunto, no podría saber si lo usé. Esa es una simetría bajo traducción en el espacio, y Emmy Noether demostró que esto es equivalente a la conservación del momento angular, y de hecho cada ley de conservación implica una simetría de la naturaleza y viceversa.
Nuestras teorías no siempre incluyeron esta simetría. En la época de Ptolomeo, la mejor teoría de la gravedad era la teoría de los lugares naturales … cada objeto buscaba su lugar natural, por lo que la Tierra trató de ocupar la posición central en el universo, el agua por encima de eso (de ahí los océanos), el aire por encima de eso y el fuego. encima de eso otra vez (se nota porque el fuego se mueve hacia arriba en el aire). El quinto tipo de sustancia formó los planetas, etc. y buscó moverse en caminos circulares alrededor del centro … todo muy lógico, si está mal. ¡Si el universo fuera así, cuando desplazara todo a un año luz de distancia, todo se derrumbaría, un evento aterrador que hace que sea muy fácil decir que esto ha sucedido!
Entonces, ¿qué tiene esto que ver con tu pregunta que haces (y tienes todo el derecho a hacerlo, sigo y sigo con la mano de esta serpiente!).
Bueno … tenga en cuenta que una simetría es algo que no cambia, una situación en la que una alteración no haría ninguna diferencia. Una simetría en la naturaleza te dice qué tipo de cambio sería indetectable y, a la inversa, qué propiedades nunca cambian. Nuestras teorías incorporan simetrías, e incluso podemos creer que el universo posee estas simetrías. Pero si es así, estos están presentes en todas partes todo el tiempo, por definición … y las propiedades conservadas permanecen igual en todas partes todo el tiempo siempre … y si es así, ¿cómo puede uno ser más frecuente que otro?
¿Qué cosa que no hace diferencia no hace la diferencia más? ¿Qué propiedad que nunca cambia nunca cambia más? Ya ves el problema !!
En el mejor de los casos, podríamos preguntar qué simetrías se usan más comúnmente en nuestras teorías, o cuáles encontramos con mayor frecuencia al resolver problemas o algo similar. Pero eso ya no se trata enfáticamente de la naturaleza, se trata solo de nuestras descripciones de la naturaleza, e incluso entonces dependerá de qué teorías particulares estudies o consideres más importantes. Entonces, si eres una persona de relatividad, invocarás al grupo de simetría de Poincaré, o si eres un físico de partículas, las simetrías de calibre de SU (3) xSU (2) xU (1) … pero tu elección no es porque esas simetrías son más prevalentes en la naturaleza, son más frecuentes en las teorías que aplica a aspectos particulares de la naturaleza.
Si una simetría es realmente prevalente, es universalmente frecuente, y nada es más universal que otras cosas universales, ¡en mi opinión insuficientemente humilde!
