Symmetrie Und Symmetriebrechung in Der Physik

ISBN-13: 9783528085582 / Niemiecki / Miękka / 1991 / 376 str.

Henning Genz

Opis

In derUmgangssprache besitzt das Wort Symmetrie zwei verschie dene Bedeutungen. Erstens bedeutet es dasselbe wie Ausgewogenheit, Harmonie und Schonheit. Zweitens dasselbe wie Spiegelsymmetrie. Der Symmetriebegriff der Physik prazisiert und verallgemeinert den Begriff Spiegelsymmetrie der Umgangssprache. Er kann auf Objekte im Raum, auf den Raum selbst, auf die Zeit, auf Aufgaben und Losungen und auf die N aturgesetze angewendet werden. Dies Buch ist den Symmetrien der Naturgesetze und ihren Bre chungen gewidmet. Sonst noch aufgenommenes dient zur Illustration. Alle Symmetrien verbindet ihre Beziehung zur Unbeobachtbarkeit. Eine Transformation ist genau dann eine Symmetrietransformation, wenn nicht beobachtet werden kann, ob sie durchgefiihrt wurde. Das ist, sehr verkiirzt, ein Hauptthema des Buches. Das Buch "Symmetrie - Bauplan der Natur" eines der Autoren (Genz 1987a) enthiilt die Ankiindigung einer Broschiire mit den in dem populiirwissenschaftlichen Buch unterdriickten Formeln. Statt der ge plant en Broschiire ist nun dieses Buch entstanden. Es erziihlt das Sym metriethema neu - fiir Leser, die iiber bessere Kenntnisse in den Natur wissenschaften verfiigen, als sie beim allgemeinen Publikum vorausge setzt werden konnen.

Spis treści

1 Symmetrische Objekte.- §1 Symmetrietransformationen.- Der Symmetriebegriff Hermann Weyls.- Symmetriegruppen.- Bewegungen der Ebene und des Raumes.- Spiegelungen.- Es gibt genau zwei Händigkeiten.- Spiegelsymmetrie.- Molekülsymmetrien.- Symmetrien von Friesen und Kristallen.- §2 Symmetrieeigenschaften.- Symmetrien von Aufgaben und Lösungen.- Vorläufiges zur Symmetriebrechung.- Gruppentheoretisches zur spontanen Symmetriebrechung.- Symmetrieanalyse.- Symmetrie und Unbeobachtbarkeit.- Das kosmologische Prinzip.- 2 Symmetrien von Naturgesetzen.- §1 Abläufe und Unbeobachtbarkeit.- Abgeschlossene Systeme.- Veränderte Nachbauten.- Bewegte Bezugssysteme.- Relativitätstheorien und das Machsche Prinzip.- Naturgesetze, Anfangsbedingungen und Erhaltungssatze.- Vereinheitlichung und Symmetrieerweiterung.- Magnetische Monopole.- Licht, Magnetismus und Elektrizität.- Lokale Symmetrien.- Eichtransformationen und kovariante Ableitungen.- §2 Spiegelsymmetrien und ihre Brechungen.- Spiegelungen klassisch und quantenmechanisch.- Spiegelbilder im Ortsraum.- Moleküle mit elektrischem Dipolmoment.- Implikationen eines elektrischen Dipolmomentes von Elementarteilchen.- Spiegelbilder von Teilchen der Masse Null.- Die Naturgesetze sind nicht spiegelsymmetrisch.- Verschiedene Gesetze für Teilchen und Antiteilchen.- CP- Symmetrie ist viel besser erfüllt als C- oder.- P-Symmetrie allein.- Zeitumkehr und das CPT-Theorem.- 3 Symmetrien spezieller Systeme.- §1 Symmetrien und Erhaltungssatze der klassischen Mechanik.- Skalensymmetrie und Virialtheorem.- Noether-Theorem.- Symmetrien, die Symmetrien implizieren.- §2 Symmetrie und Linearität.- Lineare Schwingungen.- Asymmetrisch gestörte Systeme.- §3 Symmetrien in der Quantenmechanik.- Symmetrietransformationen klassisch und quantenmechanisch.- Symmetrietransformationen und Observable.- Das Noether-Theorem der Quantenmechanik.- Raum und Zeit in der nichtrelativistischen.- Quantenmechanik.- Zulässige und andere Symmetrietransformationen.- Vom Nutzen quantenmechanischer Symmetrien.- 4 Elementarteilchensymmetrien.- §1 Raum, Zeit und Elementarteilchen.- Teilchen in Ruhe und Bewegung.- Quantenmechanik der speziellen Relativitätstheorie.- Wigners Konstruktion des Zustandsraumes.- Energie, Impuls und Masse von Elementarteilchen.- §2 Isospin: Eine Teilchensymmetrie.- Der Isospin von Protonen, Neutronen und Kernen.- Isospin in der Teilchenphysik.- §3 Von Quarks und anderen Teilchen.- Multipletts und Symmetrien.- Quarks als Bestandteile und als Träger von Symmetrien.- Farb- oder Colorsymmetrie.- Laufende Kopplungen.- Skalensymmetrische Streuprozesse.- Skalensymmetrie und Renormierung.- Chirale Symmetrie und ihre Brechung.- §4 Standardmodell, GUT und TOE.- Eichtheorie der elektroschwachen Wechselwirkung.- Massen und Mischungen der Austauschteilchen.- Parameter des Standardmodells.- Höhere Symmetrien bei höheren Energien?.- 5 Symmetriebrechung.- §1 Skalensymmetrie und ihre Brechung.- Naturkonstante und Dimensionsanalyse.- Die Planck-Skala.- Avogadro-Zahl vs. Skalensymmetrie.- Skalensymmetrie und ihre Brechung im Alltagsleben.- Skalensymmetrie der Planetenbewegung.- Skalensymmetrie und Unbeobachtbarkeit.- Skalensymmetrie oder nicht — die Einheiten können gewählt werden.- Die fundamentalen Naturgesetze sind nicht skalensymmetrisch.- Selbstähnlichkeit.- Fraktale.- Begrenzte Selbstähnlichkeit und Reynoldszahl.- §2 Explizite versus spontane Symmetriebrechung.- Symmetriestörungen versus verborgene Symmetrien.- Die Spiraltendenz des Lebendigen als spontane.- Symmetriebrechung.- Entstehung der Asymmetrien.- Spontane Symmetriebrechung.- §3 Spontane Symmetriebrechung und die fundamentalen.- Naturgesetze.- Chaos und Symmetrie im Mittel.- Spontane Symmetriebrechung in der Festkörperphysik.- Grundzustände und ihre Anregungen.- Das Goldstone-Theorem.- Fluktuationen.- Ein mathematisches Modell.- Spontane Symmetriebrechung in der Feldtheorie.- Higgs-Mechanismus.- Spontane Symmetriebrechung und Kosmologie.- Inflation.- Empfohlene Literatur.- Quellen der Abbildungen.

O autorze

Henning Genz, geboren 1938 in Braunschweig, studierte Physik und Mathematik in Göttingen und München. Seit 1974 ist er Professor für Theoretische Physik an der Universität Karlsruhe. Neben seiner wissenschaftlichen Arbeit auf dem Gebiet der Elementarteilchenphysik ist H. Genz ein versierter Sachbuchautor und hat in zahlreichen Veröffentlichungen zur Popularisierung der Physik beigetragen.