Симметрия, Вселенная, Мироздание
Всякий раз, когда вам приходится иметь дело с некоторым объектом 
наделенным структурой, попытайтесь определить группу его автоморфизмов, т.е. группу, элементами которой являются преобразования, оставляющие без изменения все структурные соотношения. Вы можете рассчитывать на то, что на этом пути вам удастся глубоко проникнуть во внутреннее строение объекта .
Г. Вейль. Симметрия
Введение
Понятие симметрии в достаточно общем смысле давно уже представлено в методологических исследованиях как понятие, выражающее единство сохранения и изменения. В каждой области исследования открываются специфические величины, которые оказываются неизменными по отношению к происходящим в этой области изменениям. Это и будет симметрия в достаточно общем смысле. Иногда говорят о симметрии как об инвариантности по отношению к определенным операциям или преобразованиям.
Современный автор книги «Суперсила» П.Девис пишет о значении симметрии в современной физике следующее: «Среди наиболее впечатляющих примеров роли эстетического начала – применение в фундаментальной физике симметрии в достаточно общем смысле. Действительно, в последние годы «симметрийная лихорадка» завладела умами в ряде областей физики. Теперь уже ни у кого не вызывает сомнения, что именно симметрия служит ключом к пониманию природы взаимодействий. По убеждению многих физиков, все взаимодействия существуют лишь для того, чтобы поддерживать в природе некий набор абстрактных симметрии"
Эволюция парадигмы
Исторически первой была открыта гравитация (тяготение). Это наиболее универсальное взаимодействие — ничто в Космосе не избавлено от всепроникаюшего действия гравитационной силы. Любая частица — это источник гравитации. Но удивительней всего, что сила гравитационного взаимодействия одинакова у всех частиц. Ничего не зная о многообразии частиц, из которых построен Космос, Галилей уже пришел к мысли, что все тела, независимо от их веса и состава, падают на Землю одинаково — с одним и тем же ускорением. Известно также, что открытие закона тяготения связано с именем Ньютона.
Парадоксальность явления гравитации обнаруживается в том, что в физике частиц сила гравитационного взаимодействия настолько ничтожна по величине, что ею вполне можно пренебречь. Но мы тем не менее повседневно ощущаем гравитацию. Это происходит потому, что частицы, из которых состоит Земля, как и все в Космосе, действуют сообща. Суммарное взаимодействие оказывается значительным. В Космосе гравитационное взаимодействие становится огромной связующей силой.
Электромагнитное взаимодействие привлекло к себе особенное внимание в XVIII—XIX вв. Обнаружилось сходство и различие электромагнитного взаимодействия и гравитационного. Подобно гравитации, силы электромагнитного взаимодействия обратно пропорциональны квадрату расстояния. Но в отличие от гравитации, электромагнитное "тяготение" не только притягивает частицы (различные по знаку заряда), но и отталкивает их друг от друга (одинаково заряженные частицы). И не все частицы — носители электрического заряда. Например, фотон и нейтрон нейтральны в этом отношении. В 50-х годах XIX в. электромагнитная теория Д. К. Максвелла (1831— 1879) объединила электрические и магнитные явления и тем самым прояснила действие электромагнитных сил.
Изучение явлений радиоактивности привело к открытию особого рода взаимодействия частиц, которое получило название слабого взаимодействия. Поскольку это открытие связано с изучением бета-радиоактивности, можно было бы назвать это взаимодействие бета-распадным. Однако в физической литературе принято говорить о слабом взаимодействии — оно слабее электромагнитного, хотя и значительно сильнее гравитационного. Открытию способствовали исследования В.Паули (1900—1958), предсказавшего, что при бета-распаде вылетает нейтральная частица, компенсирующая кажущееся, нарушение закона сохранения энергии, названная нейтрино. И кроме того, открытию слабых взаимодействий способствовали исследования Э.Ферми (1901—1954), который наряду с другими физиками высказал предположение, что электроны и нейтрино до своего вылета из радиоактивного ядра не существуют в ядре, так сказать, в готовом виде, но образуются в процессе излучения.
Наконец, четвертое взаимодействие оказалось связанным с внутриядерными процессами. Названное сильным взаимодействием, оно проявляется как притяжение внутриядерных частиц — протонов и нейтронов. Вследствие большой величины оно оказывается источником огромной энергии.
Изучение четырех типов взаимодействий шло по пути поисков их глубинной связи. На этом неясном, во многом темном пути только принцип симметрии направлял исследование и привел к выявлению предполагаемой связи различных типов взаимодействий.
Прямая речь о неведомом, несказанном…
- В 1980 году в лекции «Грядет ли конец теоретической физике?», прочитанной вами по случаю вступления в должность профессора, вы рассуждали о том, что вскоре появится теория, которая объединит все фундаментальные взаимодействия, — своего рода единая формула мироздания. Так долго ли ждать ее появления?
Стивен Хоукинг: Поначалу я верил, что мы создадим всеобщую теорию уже к концу ХХ века. Однако, несмотря на все наши успехи, мы и теперь еще так же далеки от цели. Мне пришлось умерить свои ожидания, но все-таки я и сейчас верю, что мы откроем эту формулу до конца столетия, а, может быть, даже очень скоро. Я — оптимист. Только теперь говорю уже о конце ХХI века.
Стивен Уильям Хоукинг. Родился в 1942 году. С 1979 года профессор прикладной математики и теоретической физики в Кембриджском университете (Великобритания).
- Какие проблемы представляются вам самыми сложными в современной науке?
Стейнхардт: Что скрывается за принципом неопределенности в квантовой физике? Какая новая математика или логика нам понадобятся, чтобы преодолеть теорему Гёделя, согласно которой не существует полной формальной теории, где были бы доказуемы все истинные теоремы арифметики? Мне кажется, что мы пока совершенно увязли в этих проблемах и не представляем, как их можно решить.