Закон сохранения момента импульса как следствие изотропности пространства.

Остановимся на симметрии пространства, связанной с его изотропностью, означающей, что свойства пространства во всех направлениях одинаковы. Однако это свойство также приближенное и лишь опыт, который всегда сопряжен с неизбежной погрешностью, убеждает нас в этом. То же самое можно сказать и о законах сохранения еще не уточненных. Действительно, иногда симметрия нарушается при переходе к более детальным закономерностям движения.

Существует и свойство симметрии относительно правого и левого в квантовой физике, приводящее к закону сохранения «четности». А вот из изотропности пространства можно строго вывести закон сохранения момента импульса системы, то есть величины , который для изолированной системы при любых движениях в ней остается неизменным.

Здесь константа, как вектор, имеет три сохраняющиеся величины проекции момента импульса "" на координатные оси "x", "y" и "z". Резюмируя наличие нескольких типов симметрии, можно сказать, что для любой изолированной системы имеет место сохранение семи ее величин: энергии, трех составляющих суммарного импульса и трех составляющих момента импульса. В остальном системы эволюционируют по-разному.

Все эти законы сохранения как порождение симметрии ценны своей общностью: они верны и для мегамира (галактики, звезды, планеты) и для макро- и микромира. Однако эти законы, по мере развития физики, приобретают несколько иной смысл. Так, с появлением теории относительности два закона сохранения энергии-массы объединились в единый закон сохранения энергии-массы.

В микромире зачастую эти законы – единственная опора в объяснении явлений. При этом из всего множества траекторий движения системы, определяемых законами механики, законы сохранения указывают лишь на те траектории, которые ими не запрещены. Так как этих законов несколько, то произвола в выборе системой конкретной эволюции развития уже нет.

Что касается закона сохранения четности, то Ли и Янг установили, что он нарушается в слабых взаимодействиях. Это проявляется в том, что для некоторых элементарных частиц нет соответствующих античастиц.

В растительном и животном мире на Земле преобладает асимметрия. Однако, она связана, в первую очередь, с ее источником – кориолисовой силой, которая в северном полушарии направлена вправо по ходу движения тела, а в южном – влево. Она накладывает свой отпечаток на все процессы, развивающиеся на планете.

У вьющихся растений проявляется спиральность: вьюнки дают правый винт. Есть спиральность и у рогов баранов, антилоп, у бивней мамонтов, у ребер также спиральный изгиб. Есть асимметричные существа – клест, краб-скрипач, камбала, палтус и др. Человеческое тело практически симметрично.

Нарушения здесь лишь в расположении внутренних органов: сердца, желудка, аппендикса, правое легкое больше левого. Двуяйцовые близнецы иногда имеют зеркально симметричные черты, особенно сиамские близнецы, у которых внутренние органы переставлены. У правшей правая сторона тела управляется левым полушарием мозга.

Есть и несимметричность мозга: его правое и левое полушария управляют различными способностями человека – у одних это способность к точным наукам, а у других – к гуманитарным. Примерно 25% людей рождаются левшами, которые имеют больше склонностей к совершению преступлений.

Есть асимметрия и в неживой природе. Именно оттуда она и «принесена» в живой мир. Способность молекул существовать в двух изомерных состояниях с «левым» и «правым» расположением атомов относительно определенных плоскостей симметрии называют хиральностью. При этом распространенность их разная.

Так, аминокислоты являются левыми в смысле расположения атомов, окружающих углерод. Асимметрия присуща и структуре ДНК – хранителю генной информации.

После Большого Взрыва во Вселенной из-за изначальной небольшой асимметричности мир вещества получил преимущественное развитие над миром антивещества: из-за того, что до Взрыва на миллиард фотонов на один протон приходится больше, чем антипротонов при реакциях возникновения квантовых частиц.