Объективная диалектика обратимых и необратимых процессов может быть выражена единством симметрии и асимметрии времени. Необратимость является существенной характеристикой всякого развития: исходящая и нисходящая, прогрессивная и регрессивная ветви развития сами по себе необратимы и асимметричны. Однако соединенные общим и единым процессом развития, они с необходимостью приводят к симметричным ситуациям: повторениям на качественно новых уровнях спиралеобразного движения.

    Особым  вариантом понятий симметрии и асимметрии являются понятия ритма и аритмии. Регулярная повторяемость подавляющего большинства процессов в природе, их устойчивое чередование (в живой природе, например, упорядоченная во времени смена поколений, в неживой природе — повторяющиеся космические процессы) позволяет видеть в ритмических процессах одну из фундаментальных симметрий природы, С другой стороны, аритмия — это одна из характеристик объективной асимметрии, суть которой в нерегулярной и случайной смене и чередовании процессов. Понятия ритма и аритмии могут быть экстраполированы на процесс развития, поскольку асимметричное время как атрибут развития придает смысл ритму и аритмии. Вне времени они просто лишены смысла.

    Весьма  общими примерами асимметрии являются асимметрия между фермионами и бозонами, асимметрия между реакциями порождения и поглощения нейтрино, асимметрия спинов электронов, асимметрия в прямых и обратных превращениях энергии.

    Уже из определений симметрии и асимметрии следует их неразрывное единство.

3. СИММЕТРИЯ –  АСИММЕТРИЯ В РАЗЛИЧНЫХ  НАПРАВЛЕНИЯХ НАУКИ

    Принципы  симметрии - асимметрии используются во всех без исключения направлениях современной науки. Симметрия - асимметрия играют важную роль в математике, логике, философии, искусстве, биологии, физике, химии и других науках, которые имеют дело с системами, а также исследованиями в области общей методологии.

Симметрия в философии.

    В философии выделяют следующие группы симметрии. Первая группа - это симметрия  геометрическая, т.е. симметрия положений  форм и структур. Это та симметрия, которую можно воспринимать визуально. Вторая группа -это симметрия явлений  и законов природы. В ходе многовековой практики познания мира и познания законов объективной действительности человечество накопило многочисленные данные о том, что в окружающем и мире действуют две тенденции: с одной стороны, тенденция к  упорядоченности, гармонии, а с другой - к ее нарушению.

    Категории симметрии - асимметрии включаются в общий понятийный аппарат философии и рассматриваются как две взаимосвязанные и взаимообусловленные категории. Логической основой для их определения является диалектика тождества и различия, которые находятся в неразрывном единстве. Наиболее тесная связь, взаимопроникновение этих категорий наблюдаются при отображении и развитии объектов, когда различие существует внутри тождества, а тождество - внутри различия. Основой этого единства является единство устойчивости и изменчивости вещей. При этом устойчивость проявляется как тождество изменяющегося объекта с самим собой, а изменчивость - как нарушение этого тождества, как различие внутри тождества.

Симметрия в биологии.

    Проблема  симметрии–асимметрии в биологии (иногда ее формулируют, как проблема упорядоченности, регулярности и соразмерности в  строении организмов и их развитии) изучается на двух уровнях: на макроуровне (субклеточный, органоидный, организменный) и на микроуровне (молекулярный, биополимерный). При этом выделяются два методологических подхода в изучении названной  проблемы: выяснение причинно–следственных  взаимосвязей между пространственной конфигурацией биополимеров и их функциональными свойствами; второе – для чего необходимо свойственное всему живому миру соотношение L–  и D–биомолекул, т.е. в чем “целесообразность  и полезность” для организма  той или иной структуры и функции.

    То, что в биологических системах встречается лишь один изомер, объяснить  несложно. Но почему только L–изомер? Впервые  вопрос о биологической целесообразности существующего соотношения стереоизомеров в современном органическом мире был поставлен Пастером: “Почему  возникает определенная диссимметрия, а не противоположная, почему только правый сахар... и левые белки”. Ставя  так проблему Пастер был глубоко  убежден, что изучение этого вопроса  – один из важнейших путей к  познанию сущности жизни⁶.

    В исследовании путей происхождения  современного соотношения L– и D–биомолекул  выделяются два направления.

    1. Существующее соотношение результат  случайного, спонтанно происшедшего  события, которое могло разыгрываться  по двум схемам:

    а) возникшая киральная протоструктура уже представляла собой готовую  самореплицирующуюся молекулярную систему, содержавшую чистые L–аминокислоты  и D–пентозу;

    б) в результате стохастического нарушения  рацемического баланса одни из изомеров получили перевес над другими. Возникшее  случайно неравновесие углубилось последующей  конкуренцией и отбором, в результате которого “выжили” L–аминокислоты  и D–сахара.

    2. Второе направление построено  на концепции химической эволюции  и утверждает идею некоего  усложнения возникшей в ходе  природного органического синтеза  молекулы, одним из этапов которого  и было конструирование пространственно–диссимметричной  молекулы, ставшей матрицей последующего  размножения подобных молекулярных  систем.

Симметрия в физике.

1. Симметрия пространства.

    Самая простая из симметрий – однородность и изотропность пространства. Красивое слово «изотропность» означает независимость  свойств объектов от направления. Однородность пространства означает, что каждый физический прибор должен работать одинаково  в любом месте, если не изменяются окружающие физические условия.

    Понятие симметрии – соразмерности –  относится не только к предметам, но и ко всем физическим явлениям и  законам.

    И так, физические законы должны быть инвариантны  – неизменны – относительно перемещений  и поворотов.

2. Однородность и  обратимость времени.

    Однородно не только пространство, но и время. Все физические явления идут одинаково, когда бы они не начались – минуту или миллиард лет назад. Свет далеких  звезд идет до нас миллиарды лет, но длины волн света, излучаемого  атомами звезд, такие же  как  у земных атомов, электроны на далеких  звездах движутся так же, как и на Земле. На этом примере с большой точностью установлено равномерность хода времени, и это означает, что во всякое время относительная скорость всех процессов в природе одинаково.

    Законы  природы не изменяются и от замены времени на обратное; посмотрев назад  по времени, мы увидим то же, что впереди.

    И все-таки это наблюдаемая в практической жизни необратимость кажущаяся. За ней стоит строгая обратимость  механических законов. Но когда система  сложная, нужно очень долго ждать, пока произойдет чудо, и разбитая чашка  снова станет целой. На это уйдет  больше времени, чем существует Вселенная. Действительно, молекулы могут случайно так согласовать свои движения, что  невероятное случится. В простых  системах вероятность странных событий  гораздо больше; там прямо можно  наблюдать одинаковость расположения событий вперед и назад по времени. В малом объеме газа молекулы то стекаются вместе, то растекаются, так  что плотность только в среднем  совпадает с плотностью газа, и  характер этих колебаний совершенно симметричен относительно прошлого и будущего.

    В механике и электродинамике обратимость  времени прямо видна из уравнений; глубоко проанализировав другие явления, в том числе и биологические, физики пришли к заключению, что  речь идет о всеобъемлющем свойстве Вселенной. Но оказалось, что в «слабом  взаимодействии» элементарных частиц некоторые симметрии нарушаются, в том числе и обратимость  времени. Кроме того симметрии нарушаются на космологических расстояниях  и временах. Так как Вселенная  двадцать миллиардов лет назад была сверхплотной, так как она с  тех пор расширяется, существует слабое нарушение временной однородности и обратимости, но это практически  не влияет на обычные земные эксперименты.

    Симметрии, о которых мы рассказали, на научном  языке формулируются так: все  законы природы инвариантны относительно операции переноса в пространстве и  времени и относительно поворотов  в пространстве. С очень большой  точностью.

3. Зеркальная симметрия.

    Если  мы закрутим волчок налево, он будет  кружиться и двигаться так  же, как закрученный направо, только фигуры движения правого волчка будут  зеркальным отражением фигур левого. Чтобы проверить зеркальную симметрию, можно построить такую установку, в которой все детали и их расположения будут зеркально симметричны  прежним. Если обе установки будут  давать одинаковый результат, значит явление  зеркально симметрично. Это требование соблюдается для зеркально ассиметричных  молекул: если они образуются в равных условиях, число левых молекул  равно числу правых.

    В истории физики был удивительных случай, когда открытие двух зеркальных форм вещества было сделано с помощью  микробов! Основоположник современной  микробиологии Луи Пастер предположил, что искусственная кислота состоит  из двух зеркально-симметричных форм, одна поворачивает направление плотности  поляризации направо, а другая –  налево. В результате направление  не меняется.

4. Симметрия физических явлений.

    Кроме симметрии пространства – времени  существует еще множество других симметрий, управляющих физическими  явлениями, определяющих свойства элементарных частиц и их взаимодействий. каждой симметрии обязательно соответствует свой закон сохранения, который выполняется с такой же точностью, как и сама симметрия.

    Когда в 30-х годах изучался радиоактивный распад, оказалось, что энергия вылетающих при распаде электронов меньше разности энергий ядер до и после распада. Физики предположили, что вместе с электронами вылетает нейтральная частица – нейтрино, унося излишек энергии. Существование нейтрино было затем доказано на опыте по его непосредственному действию на вещество. Энергия сохраняется с той же точностью, с какой соблюдается однородность времени.

    И так, каждой симметрии соответствует  свой закон сохранения. И наоборот, когда какая-либо величина остается неизменной, значит существует симметрия, обеспечивающая сохранение этой величины. Неудивительно, что законы сохранения энергии, импульса, углового момента  соблюдаются во всех явлениях природы, они есть следствие такого свойства нашего мира, как симметрия пространства и времени.

5.Физика  микромира.

    Симметрия играет важную роль в исследовании физики микромира. Физик-теоретик А. Мигдал считал, что главными направлениями физики XX века были поиски симметрии и единства картины мира7.

    Сохранение  подобных величин, непосредственно  не связанных со свойствами пространства-времени, относится к понятию «внутренней» симметрии. Остановимся на законе сохранения электрического заряда. Смысл его  в том, что сохраняется во времени  алгебраическая сумма зарядов любой  электрической изолированной системы. Математическом смыслом закона сохранения заряда является уравнение непрерывности

    где j - плотность тока, ρ - объемная плотность  заряда. Физический смысл этого уравнения  состоит в том, что div j - расходимость тока (его движение) - связана с  изменением во времени, т.е. перемещением электрического заряда. Электрический  ток - направленное движение свободных  электрических частиц.

    Физический  смысл (1) отражает факт несотворимости и неуничтожимости электрического заряда.

    Нужно подчеркнуть, что сохранение электрического заряда в изолированных (замкнутых) системах не сводится к сохранению числа заряженных частиц. Так при  β-распаде нейтрона, не имеющего заряда, возникают ρ (с зарядом e+), электрон (заряд e-) и антинейтрино, также не имеющее заряда. В этой реакции появились две электрически заряженные частицы, но их суммарный заряд равен нулю, как и у породившего их нейтрона. Отметим, что важным следствием закона сохранения заряда является устойчивость электрона. Электрон является самой легкой электрически заряженной частицей. Поэтому ему просто не на что распадаться так как в этом случае нарушился бы закон сохранения электрического заряда. По современным представлениям время жизни электрона не менее 10 лет, что говорит в пользу этого закона.

    «Принцип  симметрии в XX веке охватывает все  новые области. Из области кристаллографии, физики  твердого тела он вошел в  область химии, в область молекулярных процессов и в физику атома. Нет  сомнения, что его проявления мы найдем в еще более далеком  от окружающих нас комплексов мире электрона и ему подчинены  будут явления квантов»⁸.