Symmetrien der Gesetze
Wenn Teilchenphysiker Symmetrien auf der Spur sind, dann wollen sie nicht das Universum drehen oder auf dem Kopf stellen, sondern sind den Naturgesetzen auf der Spur, die in ihm gelten.
Unser Weltall ist gar nicht sonderlich symmetrisch. Unsere Erde ist nur fast ein perfekte Kugel, sie ist an den Polen flacher als am Äquator. Und die Erde gibt es beispielsweise auch nur einmal und zwar hier. Verschöben wir unseren Aufenthaltsort um 10 Lichtjahre, würden wir auf keine zweite Erde stoßen. Gegenüber einer solches Verschiebung ist das Weltall nicht symmetrisch.
Bei Naturgesetzen sieht das schon anders aus. Da gehen Physiker davon aus, dass diese hier an Ort und Stelle genauso gelten sollten wie in 10 Lichtjahren Entfernung. Es sollte egal sein, wie unser Labor gedreht ist, wenn wir Naturgesetze untersuchen. Auch im Spiegelbild gelten in der Regel dieselben Gesetze. Und morgen sollten die Welt von keinen anderen Naturgesetze beherrscht werden als gestern. Es sind solche Symmetrieannahmen, die Physiker zahlreiche Bedingungen dafür liefern, wie Naturgesetze aussehen können. Denn sie müssen so gebaut sein, dass sie sich symmetrisch verhalten.
Schauen wir uns die einzelnen Symmetrieannahmen noch einmal im Detail an:
Ort verschieben
Die physikalischen Gesetze in unserem Universum sollten dieselben an verschiedenen Orten sein. Oder sollte etwa ein Physiker andere Naturgesetze entdecken als sein Kollege im Zimmer nebenan?
Richtung drehen
Welche Naturgesetze findet wohl ein Physiker, der Zeit seines Lebens mit einem zur Seite geneigten Kopf durch die Welt läuft? Dieselben wie sein aufrecht gehender Kollege. Denn wie man das Universum auch dreht: Es sollten dieselben Naturgesetze gelten. Die Gesetze des Universums sind drehsymmetrisch.
Spiegeln
Wenn man es manchmal auch nicht wahrhaben mag: Das Ding da morgens im Badezimmer ist das eigene Spiegelbild und sieht einem ganz schön ähnlich. Denn wir Menschen sind im Großen und Ganzen spiegelsymmetrisch aufgebaut. Und auch die meisten der Gesetze der Physik müsste man nicht umschreiben, wenn wir in einer gespiegelten Version unseres Universums lebten.
Zeit verschieben
Es ist 20:15. Gerade lief der Wetterbericht. Als nächstes steht die Vorhersage für die physikalischen Gesetze von Morgen auf dem Programm. Wie stark wird die Schwerkraft sein? Wird es morgen überhaupt Atome geben? Oder ist zur Abwechslung mal alles ganz anders? Absurde Vorstellung? Stimmt! Denn wir gehen davon aus, dass das Universum heute, gestern und morgen denselben physikalischen Gesetzen gehorcht. Die Gesetze im Universum sind symmetrisch bei einer Verschiebung der Zeit.