Cevap : Simetri Yasaları

Gerçi üç boyutlu bir görüntünün orijine göre simetriğini akılda canlandırmak pek kolay değil Ancak yukarıda anlatılmaya çalışılanları açıklığa kavuşturmak için, bir aynaya başvurabiliriz Ayna düzlemi bildiğimiz gibi, orijine göre simetrinin en basit örneğini verir ve eğer koordinat eksenlerinden birisi kendisine dikse, sadece bu koordinat ekseninin yönünü değiştirir Aynı zamanda solu sağa, sağı da sola çevirir

Yandaki şeklin sol tarafında, bir sağ el koordinat sistemi (x,y,z) görülüyor Bu sistemin içinde; x eksenine paralel bir eksen etrafında, yani y-z düzlemine paralel bir düzlem üzerinde dönen ince bir disk var Disk bir yandan dönerken, bir yandan da, x ekseni yönünde H hızıyla ilerliyor

Diskin dönme yönü, sağ el kuralına göre, keza x ekseni yönünde Dolayısıyla, mavi renkli okla gösterilmiş olan açısal momentum L'nin yönü de bu yönde seçilmiş Ayrıca disk üzerindeki bir R noktasının, diskin merkezine göre konum vektörü r, hız vektörü ise v ile gösterilmiş Bunlar, yani r ile v 'kutupsal vektör'ler Ortadaki kesikli çizgi, x eksenine dik bir ayna düzlemini temsil ediyor Şeklin sağ tarafında ise, soldaki görüntünün bu aynadaki yansıması var Görüntüde, koordinat eksenlerinden y ile z aynı kalırken, sadece x ekseni yön değiştirmiş Bu durum, görüntüdeki (x',y,z) koordinat sistemini sol el sistemine çevirmiş Koordinat eksenlerinden y ile z aynı kaldığı için, y-z düzleminde yatan r ile v'nin görüntüleri, 'kutupsal vektör' olmalarına karşın, yön değiştirmemiş Diskin yatay hız vektörü H ise, x ekseni doğrultusunda yattığı ve bir 'kutupsal vektör' olduğu için, görüntüde yön değiştirmiş Ama x ekseni de yön değiştirdiğinden, işareti aynı kalmış Halbuki açısal momentum vektörü L; x ekseni doğrultusunda yatmasına karşın ve fakat 'eksenel vektör' olduğu için, görüntüde yön değiştirmemiş Ama x ekseni yön değiştirdiğinden, işareti değişmiş Buradaki can alıcı nokta, L ile H arasındaki bu davranış farkı

Disk eğer, yandaki şekilde görüldüğü gibi, y eksenine paralel bir eksen etrafında dönüyor ve bu eksen doğrultusunda ilerliyor olsa idi, benzer bir davranış farklılığı yine görülürdü Fakat bu sefer; hız vektörünün yönü yansıma sonucunda değişmezken, açısal momentumunki değişirdi

Bu kadar kafa karışıklığı yeter Gelelim şimdi, fizik yasalarının 'ayna simetrisi'ne

Boşlukta herhangi bir koordinat sistemi alalım ve içine herhangi bir düzenek yerleştirip bir fizik deneyi yapalım Deneyi yaparken de, sürecin üç boyutlu video kaydını almış ve elde ettiğimiz filmi D1 olarak işaretlemiş olalım Deneyin seyri tabii ki, zaman üzerinde birbirini izleyen bir dizi durumdan oluşur Ardıl durumlar, dört etkileşimden, düzenek içerisinde etkin olan bir veya birkaçının belirlediği sebep sonuç ilişkileriyle birbirine bağlı bulunmakta ve sürecin video kaydının kareleri; aslında üç boyutlu küpleri; bu üç boyutlu ardıl durumların üç boyutlu ardıl çekimlerinden oluşmaktadır Bir de; deneye başlamadan önce koordinat sisteminin merkezine, bulabilirsek eğer, öyle bir ayna koyalım ki; bize deneyin seyrinin orijine göre simetrik görüntülerini versin ve çekebilirsek eğer, bu görüntüleri de keza, üç boyutlu bir video kaydına almış olalım Bu ikinci filmimiz de, D1' olarak işaretlenmiş olsun (Ayna görünürde kolay, yarıçapı sıfıra giden küresel bir ayna; da çekim zor) Bu filmlerden birinin tüm karelerinin, daha doğrusu üç boyutlu küplerinin, orijine göre simetriklerini alarak yeni bir film oluşturursak, aslında diğer filmi elde etmiş oluruz Bunda ilginç bir taraf yok Çünkü iki film, D1 ile D1', zaten birbirinin 'ayna' simetriği

Şimdi bir de, elimizdeki deney düzeneğinin, orijine göre simetriğini alalım veya bu simetrik görüntünün fotoğrafını çekip, aynısını inşa edelim Bu simetrik düzenekte, bir önceki deneyin başlangıç koşullarının ayna simetriğini başlangıç koşulu olarak alıp, bir deney daha yapalım Bu deneyi de üç boyutlu video kaydına alalım Bu bizim üçüncü filmimiz olsun ve D2 olarak işaretlenmiş bulunsun Eğer fizik yasaları yansıma işlemi atlında simetrikseler, ikinci ve üçüncü filmlerin (D1' ve D2), birbirinin tıpatıp aynısı olması beklenir Yani beklentiye göre; bir düzenekle yapılan deneyin orijine göre simetrik görüntülerinden oluşan film (D1'), düzeneğin orijine göre simetriğiyle yapılan deneyin görüntülerinden oluşan filmin (D2) aynısı olmak zorundadır Çünkü fizik yasalarının, orijine göre simetri işlemi sonrasında da aynı şekilde çalışması, yani bu işlem altında değişmeyip aynı kalması beklenir Dolayısıyla, yukarıda sözü edilen filmlerin ayrı ayrı sergiledikleri ardıl görüntüler arasındaki sebep sonuç ilişkilerini, aynı fizik yasaları yönetir veya her üç filmin seyri de, aynı fizik yasaları tarafından yönetilir
Fizikçiler 1950'li yıllara kadar, doğa yasalarının temelde bu yansımalar, yani parite işlemleri altında değişmediğine inanıyordu 1956'da TD Lee ve CN Yang, bu kanaatin aslında vazgeçilmez bir ilkeden kaynaklanmadığını, sadece o zamana kadar gözlenmiş olan fiziksel olaylarda tersine rastlanmadığı için, adeta kutsal bir simetri ilkesi haline gelmiş olduğunu ileri sürdü Bu simetrinin zayıf etkileşimlerde bozulabileceğine işaretle, eğer hal gerçekten de böyle ise, bunun nasıl ortaya çıkartılabileceğine dair deneyler önerdiler CS Wu ve arkadaşlarının 1957 yılında yaptığı deneyler parite bozulmasını doğrulayınca, Lee ve Yang, aynı yıl genç yaşta Nobel Fizik Ödülü'nü paylaştılar