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2023 | OriginalPaper | Chapter

Symmetrie und Symmeriebrechung: Grundlagen und Weltbild der Physik

Grundlagen und Weltbild der Physik

Author : Klaus Mainzer

Published in: Unbestimmt und relativ?

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

Zusammenfassung

Symmetrien werden in der Wissenschafts- und Kulturgeschichte als grundlegende Ordnungsmodelle verwendet. Damit stellt sich die Frage, ob sie von Menschen bloß ausgedacht wurden, um die Vielfalt der Erscheinungen zu ordnen, ob sie gar nur einem ästhetischen Bedürfnis entspringen oder ob es sich um Grundstrukturen der Natur handelt, die unabhängig vom Menschen existieren. In der Antike jedenfalls wurden Erkenntnis, Kunst und Natur aus einer gemeinsamen symmetrischen Grundordnung verstanden. In der Neuzeit bricht diese Einheit von Natur- und Humanwissenschaften auseinander. In der Kunst werden Symmetrien und Symmetriebrechungen auf subjektive Geschmacksurteile bezogen. In Mathematik und Naturwissenschaften bleiben Symmetrien und Symmetriebrechungen fundamentale Annahmen der Naturbeschreibung, deren Anwendung von der Entstehung der Urmaterie bis zur Evolution des Lebens reicht. Tatsächlich hängen aktuelle Entdeckungen und Gesetze in Kosmologie, Physik, Chemie und Biologie mit Symmetrie und Symmetriebrechungen zusammen. Ob aber diese mathematischen Strukturen tatsächlich fundamentalen Naturgesetzen entsprechen, entscheiden wie immer in der Physik am Ende Beobachtung, Messung und Experiment.

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Footnotes
1
Für den folgenden Abschnitt vgl. Mainzer (1988, Kap. 2).
 
2
Ein einfaches Beispiel: Globale Phasentransformationen ψ(x,t) → ψ‘(x,t) = e ψ(x,t) für ein Materiefeld ψ(x,t) mit Phase α konstant für alle Punkte (x,t) der Raum-Zeit lassen Feldgleichungen invariant. Lokale Phasentransformationen ψ(x,t) → ψ′(x,t) = e(x,t) ψ(x,t) mit lokal sich verändernder Phase α(x,t) lassen Feldgleichungen von ψ(x,t) nicht invariant (z. B. Schrödinger-Gleichung, relativistische Wellengleichung eines freien Teilchens). Invarianz bei lokalen Transformationen erfordert daher Zusatzterme der Feldgleichung, die einer physikalischen Wechselwirkung des Teilchens mit einem externen Feld entsprechen (Yang-Mills-Theorien).
 
3
Zum folgenden Abschnitt vgl. Wigner (1960) und Mainzer (2014, Kap.14).
 
Literature
go back to reference Audretsch, Jürgen, Mainzer, Klaus (Hrsg.): Vom Anfang der Welt. Wissenschaft, Philosophie, Religion, Mythos. C.H. Beck, München, 2. Aufl. (1990). Audretsch, Jürgen, Mainzer, Klaus (Hrsg.): Vom Anfang der Welt. Wissenschaft, Philosophie, Religion, Mythos. C.H. Beck, München, 2. Aufl. (1990).
go back to reference Audretsch, Jürgen, Mainzer, Klaus (Hrsg.): Philosophie und Physik der Raum-Zeit. Grundlagen der exakten Naturwissenschaften Bd. 7. B.I. Wissenschaftsverlag, Mannheim, 2. Aufl. (1994). Audretsch, Jürgen, Mainzer, Klaus (Hrsg.): Philosophie und Physik der Raum-Zeit. Grundlagen der exakten Naturwissenschaften Bd. 7. B.I. Wissenschaftsverlag, Mannheim, 2. Aufl. (1994).
go back to reference Audretsch, Jürgen, Mainzer, Klaus (Hrsg.): Wieviele Leben hat Schrödingers Katze? Zur Physik und Philosophie der Quantemechanik. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2. Aufl. (1996). Audretsch, Jürgen, Mainzer, Klaus (Hrsg.): Wieviele Leben hat Schrödingers Katze? Zur Physik und Philosophie der Quantemechanik. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2. Aufl. (1996).
go back to reference Bohr, Harald August: Fastperiodische Funktionen. Springer, Berlin (1932). Bohr, Harald August: Fastperiodische Funktionen. Springer, Berlin (1932).
go back to reference Ehlers, Jürgen (1973): The nature and structure of spacetime. In: Mehra, Jagdish (Hrsg.), The Physicist’s Conception of Nature, S. 71–91. Kluwer Academic, Dordrecht (1973). Ehlers, Jürgen (1973): The nature and structure of spacetime. In: Mehra, Jagdish (Hrsg.), The Physicist’s Conception of Nature, S. 71–91. Kluwer Academic, Dordrecht (1973).
go back to reference Feynman, Richard Philips; Leighton, Robert; Sands, Matthew: The Feynman Lectures on Physics. Addison-Wesley, Reading, MA, 2. Aufl. (1966). Feynman, Richard Philips; Leighton, Robert; Sands, Matthew: The Feynman Lectures on Physics. Addison-Wesley, Reading, MA, 2. Aufl. (1966).
go back to reference Gell-Mann, Murray, Ne’eman, Yuval: The Eightfold Way. W.A. Benjamin, New York (1964). Gell-Mann, Murray, Ne’eman, Yuval: The Eightfold Way. W.A. Benjamin, New York (1964).
go back to reference Georgi, Howard: Why unify? Nature 288, 649–651 (1980). Georgi, Howard: Why unify? Nature 288, 649–651 (1980).
go back to reference Georgi, Howard, Glashow, Sheldon Lee: Unity of all elementary-particle forces. Physical Review Letters 32, 438–441 (1974). Georgi, Howard, Glashow, Sheldon Lee: Unity of all elementary-particle forces. Physical Review Letters 32, 438–441 (1974).
go back to reference Higgs, Peter Ware: Broken symmetries, massless particles and gauge fields. Physics Letters 12, 132–133 (1964). Higgs, Peter Ware: Broken symmetries, massless particles and gauge fields. Physics Letters 12, 132–133 (1964).
go back to reference Itzykson, Claude, Zuber, Jean-Bernard: Quantum Field Theory. McGraw-Hill, New York (1980). Itzykson, Claude, Zuber, Jean-Bernard: Quantum Field Theory. McGraw-Hill, New York (1980).
go back to reference Mainzer, Klaus: Geschichte der Geometrie. B.I. Wissenschaftsverlag, Mannheim (1980). Mainzer, Klaus: Geschichte der Geometrie. B.I. Wissenschaftsverlag, Mannheim (1980).
go back to reference Mainzer, Klaus: Symmetrien der Natur. De Gruyter, Berlin (1988). (Engl. Übers. 1996). Mainzer, Klaus: Symmetrien der Natur. De Gruyter, Berlin (1988). (Engl. Übers. 1996).
go back to reference Mainzer, Klaus: Die Berechnung der Welt. Von der Weltformel zu Big Data. C.H. Beck, München (2014). Mainzer, Klaus: Die Berechnung der Welt. Von der Weltformel zu Big Data. C.H. Beck, München (2014).
go back to reference Mittelstraß, Jürgen: Die Rettung der Phänomene. Ursprung und Geschichte eines antiken Forschungsprinzips. De Gruyter, Berlin (1970). Mittelstraß, Jürgen: Die Rettung der Phänomene. Ursprung und Geschichte eines antiken Forschungsprinzips. De Gruyter, Berlin (1970).
go back to reference Salam, Abdus: Progress in renormalization theory since 1949. In: Mehra, Jagdish (Hrsg.), The Physicist’s Conception of Nature, S. 432–446. Reidel, Dordrecht (1973). Salam, Abdus: Progress in renormalization theory since 1949. In: Mehra, Jagdish (Hrsg.), The Physicist’s Conception of Nature, S. 432–446. Reidel, Dordrecht (1973).
go back to reference Weinberg, Steven: Vereinheitlichte Theorie der elektro-schwachen Wechselwirkung. In: Dosch, Hans Günter (Hrsg.), Teilchen, Felder und Symmetrien, S. 6–15. Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg, 2. Aufl. (1985). Weinberg, Steven: Vereinheitlichte Theorie der elektro-schwachen Wechselwirkung. In: Dosch, Hans Günter (Hrsg.), Teilchen, Felder und Symmetrien, S. 6–15. Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg, 2. Aufl. (1985).
go back to reference Weyl, Hermann: Gravitation und Elektrizität. Sitzungsberichte der Preußischen Akademie der Wissenschaften, 465–480 (1918). Weyl, Hermann: Gravitation und Elektrizität. Sitzungsberichte der Preußischen Akademie der Wissenschaften, 465–480 (1918).
go back to reference Wigner, Eugene: The unreasonable effectiveness of mathematics in the natural sciences. Communications on Pure and Applied Mathematics 13(1), 1–14 (1960). Wigner, Eugene: The unreasonable effectiveness of mathematics in the natural sciences. Communications on Pure and Applied Mathematics 13(1), 1–14 (1960).
go back to reference Wilson, Kenneth Geddes: Renormalization group methods. Advances in Mathematics 16, 1–186 (1975). Wilson, Kenneth Geddes: Renormalization group methods. Advances in Mathematics 16, 1–186 (1975).
go back to reference Genz, Henning und Decker, Roger: Symmetrie und Symmetriebrechung in der Physik. Vieweg, Braunschweig (1991). Genz, Henning und Decker, Roger: Symmetrie und Symmetriebrechung in der Physik. Vieweg, Braunschweig (1991).
go back to reference Heisenberg, Werner: Wandlungen in den Grundlagen der Naturwissenschaften. 9. Aufl., S. Hirzel, Stuttgart (1959). Heisenberg, Werner: Wandlungen in den Grundlagen der Naturwissenschaften. 9. Aufl., S. Hirzel, Stuttgart (1959).
go back to reference Mainzer, Klaus: Symmetries in nature. Chimia 12, 161–171 (1988). Mainzer, Klaus: Symmetries in nature. Chimia 12, 161–171 (1988).
go back to reference Mainzer, Klaus: Symmetries in mathematics. In: Grattan-Guiness, Ivor (Hrsg.), Companion Encyclopedia of the History and Philosophy of the Mathematical Sciences Vol. 2, S. 1612–1623. Routledge, London/New York (1994). Mainzer, Klaus: Symmetries in mathematics. In: Grattan-Guiness, Ivor (Hrsg.), Companion Encyclopedia of the History and Philosophy of the Mathematical Sciences Vol. 2, S. 1612–1623. Routledge, London/New York (1994).
go back to reference Mainzer, Klaus: Symmetries in the physical sciences. In: Prawitz, Dag; Westerståhl, Dag (Hrsg.), Logic and Philosophy of Science, S. 453–464. Kluwer Academic, Dordrecht (1994). Mainzer, Klaus: Symmetries in the physical sciences. In: Prawitz, Dag; Westerståhl, Dag (Hrsg.), Logic and Philosophy of Science, S. 453–464. Kluwer Academic, Dordrecht (1994).
go back to reference Mainzer, Klaus: Symmetrien und Symmetriebrechung innerhalb und außerhalb der Mathematik. DMV (Deutsche Mathematiker Vereinigung)-Mitteilungen 1, 49–52 (1998). Mainzer, Klaus: Symmetrien und Symmetriebrechung innerhalb und außerhalb der Mathematik. DMV (Deutsche Mathematiker Vereinigung)-Mitteilungen 1, 49–52 (1998).
go back to reference Mainzer, Klaus: Symmetry and complexity in dynamical systems. European Review (Academia Europaea) 13(2), 29–48 (2005). Mainzer, Klaus: Symmetry and complexity in dynamical systems. European Review (Academia Europaea) 13(2), 29–48 (2005).
go back to reference Mainzer, Klaus: Symmetrie und Symmetriebrechung. Von der Urmaterie zu Kunst und Leben. In: Kleinknecht, K. (Hrsg.), Quanten 2. Schriftenreihe der Heisenberg-Gesellschaft Bd. 2, S. 9–58. S. Hirzel, Stuttgart (2014). Mainzer, Klaus: Symmetrie und Symmetriebrechung. Von der Urmaterie zu Kunst und Leben. In: Kleinknecht, K. (Hrsg.), Quanten 2. Schriftenreihe der Heisenberg-Gesellschaft Bd. 2, S. 9–58. S. Hirzel, Stuttgart (2014).
go back to reference Weyl, Hermann: Symmetrie. Birkhäuser, Basel (1952). Weyl, Hermann: Symmetrie. Birkhäuser, Basel (1952).
Metadata
Title
Symmetrie und Symmeriebrechung: Grundlagen und Weltbild der Physik
Author
Klaus Mainzer
Copyright Year
2023
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-65644-0_8

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