Symmetrie in der Natur: grundlegende Tatsache oder menschliche Vorurteile?

Frauen haben mehr Orgasmen beim Sex mit Männern, die mehr symmetrisch sind. Cloud diese Vorliebe für Bestellung unsere Fähigkeit, das Universum genau sehen? Ein neues Buch von theoretischer Astrophysiker Mario Livio geht der Frage nach.

Während der frühen Teil von THE des 20. Jahrhunderts, war die berühmte Harvard Mathematiker Birkhoff eine mathematische Formel entwickelt, die er glaubte verwendet werden könnten, zu beurteilen, wie schön und ansprechend ein Werk der Kunst.

Birkhoff Formel stützte sich auf zwei abstrakte Konzepte: Komplexität und Ordnung (oder Symmetrie). Nach Birkhoff wenn etwas komplex, ist werden attraktiver wenn es weniger symmetrisch erfolgt. Alternativ, wenn etwas sehr symmetrisch ist, ist es besser, wenn es weniger komplex ist.

Die Formel in der Theorie sinnvoll schien, aber es gab ein großes Problem: wie man die Komplexität und Symmetrie zu messen? Birkhoff behauptet, es gäbe eine Möglichkeit, dies zu tun, aber seine Methoden waren für die meisten Menschen Geschmack zu subjektiv und seine Formel geriet bald in Vergessenheit.

Wiederbelebung

Trotz seiner gescheiterten Bemühungen gewinnt Birkhoffs Idee, dass Symmetrie bestimmen entscheidend für die Ästhetik des Objekts ist einmal mehr Glaubwürdigkeit in der Wissenschaft, sondern in leicht abgewandelter Form. In der Biologie haben neuere Studien herausgefunden, dass Menschen und andere Tiere hoch auf Symmetrie in einander abgestimmt sind und oft verwenden, um Schönheit und Gesundheit während der Partnerwahl zu messen. Sensibilität für Symmetrie, so scheint es, ist in unserem Verhalten tief verwurzelt.

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Mario Livio, ein senior Astrophysiker an das Space Telescope Science Institute in Baltimore, fragt sich, ob unsere biologischen Vorliebe für Symmetrie unsere Wahrnehmung der Welt vorspannen, beeinflussen, was Menschen schön finden oder sogar Auswirkungen auf die Art und Weise führen wir Wissenschaft.

Livio ist der Autor von "Die Gleichung, die konnte nicht gelöst werden" (2005, Simon & Schuster Handel), ein Buch, das Symmetrie in alles von der Biologie und Physik, Musik und bildender Kunst untersucht.

"Weil unser Gehirn so fein abgestimmt, um Symmetrie zu erkennen, ist es möglich, dass sowohl die Werkzeuge, mit denen wir die Gesetze der Natur und in der Tat unsere Theorien selbst bestimmen Symmetrie in ihnen haben, teils, weil unser Gehirn gerne festklammern der symmetrischen Teil des Universums und nicht, weil es die wichtigste Sache ist?" Livio Wunder.

Symmetrie und sex

Die Körper-Pläne von den meisten Tieren einschließlich des Menschen, weisen Spiegelsymmetrie, auch bilaterale Symmetrie genannt. Sie sind symmetrisch um eine Ebene laufen von Kopf bis Rute (oder Fuß).

Bilaterale Symmetrie ist so weit verbreitet, im Tierreich, dass viele Wissenschaftler glauben, dass es kein Zufall sein kann. Immerhin gibt es unendlich viel mehr Möglichkeiten, um eine asymmetrische Körper als bei einem symmetrischen zu konstruieren. Und doch, versteinerten Beweis zeigt, dass bilaterale Symmetrie bereits bei Tieren bereits vor 500 Millionen Jahren ergriffen hatte.

Daher bilaterale Symmetrie muss aus einem Grund entwickelt haben, das Denken geht. Und im Laufe der Jahre haben Wissenschaftler kommen mit einer Reihe von Hypothesen über woran das liegen könnte. Nach einer ist ein Körper, der bilateral symmetrisch ist, einfacher für das Gehirn, während in verschiedenen Ausrichtungen und Positionen, zu erkennen, visuellen Wahrnehmung erleichtert.

Eine andere populäre Hypothese ist, dass Symmetrie entwickelt, bei der Partnerwahl helfen. Experimente mit Vögel und Insekten zeigten, dass Frauen lieber mit Männchen besitzen die meisten symmetrischen sexuellen Ornamenten zu Paaren. Augenflecken, zum Beispiel lieber Pfauen mit extravaganten und symmetrische Schwänzen, und weibliche Rauchschwalben bevorzugen Männer mit langen, symmetrische Schwanzfedern.

Experimente an Menschen zeigen auch ähnliche Muster.

Experimente haben herausgefunden, dass Frauen mehr zu Männern angezogen werden, die Funktionen, die mehr als andere Männer symmetrisch sind. Eine Studie fand auch, dass Frauen mehr Orgasmen beim Sex mit Männern haben, die mehr symmetrisch, unabhängig von ihrer romantischen Anlage oder die Jungs sexuelle Erfahrung waren.

Die Verbindung zwischen Symmetrie und Mate Auswahl Körper fing an Sinn machen, wenn Forscher begann die Suche nach Korrelationen zwischen Symmetrie und Gesundheit. Eine Studie hat herausgefunden, dass Männer mit asymmetrischen Gesichtern neigen dazu, mehr von Depressionen, Angst, Kopfschmerzen und sogar Magenproblemen leiden. Frauen mit Gesichtsasymmetrie sind weniger gesund und anfälliger für emotionale Instabilität und Depressionen.

Eine andere Studie ergab, dass je mehr asymmetrische Körper einer Person war, desto wahrscheinlicher waren Anzeichen von Aggression, wenn Sie provoziert.

Symmetrie ist auch weit verbreitet in den physikalischen Wissenschaften und ist in der sehr Gesetze, die unser Universum regieren gewebt.

Symmetrie in der Physik

In der Mathematik die Sprache der Physik, hat eine Symmetrie eine präzisere Bedeutung. Livio definiert sie als eine Immunität zu ändern. "Nämlich einen bestimmten Vorgang zu tun und etwas ändert sich nicht, rufen Sie, dass eine Symmetrie," er sagte LiveScience.

Diese Definition berücksichtigt Konto bilaterale Symmetrie, aber es enthält auch andere Symmetrien sowie:

• Zeit der Übersetzung Symmetrie: physikalische Gesetze ändern sich nicht mit der Zeit.
• Translationssymmetrie: die Gesetze der Physik sind gleich, ob sie in unserem Sonnensystem oder am anderen Ende des Universums handeln.
• Rotationssymmetrie: die Gesetze der Physik nicht ändern, wenn wir umkehren.

Diese Symmetrien sind entscheidend für das Verständnis der Wissenschaft, vor allem Physik. Würden die Gesetze der Natur nicht symmetrisch, gäbe es keine Hoffnung jemals zu entdecken. In einem Universum, wo die Naturgesetze nicht symmetrisch waren, könnte experimentelle Ergebnissen abhängig ändern, wo und wann und in welche Richtung ein Experiment durchgeführt wurde.

Hier ist ein Beispiel für die Bedeutung der all dies: Hinfahrt Astronomen sind in der Lage zu bestimmen, die stoffliche Zusammensetzung von Sternen, die Millionen von Lichtjahren entfernt sind, untersuchen die chemische Signaturen in das Licht sie emittieren kodiert. In der Reihenfolge der Astronom Schlussfolgerungen erkennbarer Wert besteht müssen die Atome in den Sternen die gleichen Gesetzen gehorchen, die unsere Ecke des Universums bestimmen.

Symmetrie ist so wesentlich, wie das Universum funktioniert, dass Albert Einstein es als Leitprinzip, benutzte wenn er seiner allgemeinen Relativitätstheorie entwickelt.

Einstein glaubte fest daran, dass die Gesetze der Physik sollte das gleiche für alle Beobachter, unabhängig davon, wie sie sich bewegten. Durch verschiedene Gedankenexperimente entdeckte Einstein eine weitere grundlegende Symmetrie in der Natur, allgemeine Kovarianz genannt. Unter diese Symmetrie wirken physikalische Gesetze gleich, unabhängig davon, ob ein Objekt beschleunigt oder in Ruhe. Mit anderen Worten, der Schwerkraft und die Kraft, die aus Beschleunigung sind zwei Aspekte der gleichen Kraft – das heißt, sie sind symmetrisch.

Wissenschaftler haben andere Symmetrien in der Natur als auch flüchtig.

Ein Positron kann beispielsweise als ein Spiegelbild eines Elektrons betrachtet werden. Und James Clerk Maxwell, mathematischer Physiker des 19. Jahrhunderts gezeigt Symmetrie zwischen elektrischen und magnetischen Feldern. Durch eine Reihe von Gleichungen zeigte Maxwell, dass Elektrizität und Magnetismus eigentlich zwei komplementäre Aspekte einer grundlegenderen Kraft sind, genannt Elektromagnetismus.

Viele Wissenschaftler vermuten, dass es möglicherweise mehr natürliche Symmetrien, die darauf warten, entdeckt zu werden. Einige denken, dass die bisher schwer fassbare "Theory of Everything," die Physiker auf der Suche nach Jahrzehnten verbracht haben, irgendeine Art von universal Symmetrie enthalten wird, die vollständig erklärt und strickt die bekannten Gesetze der Physik zusammen.

Sind die beiden verbunden?

Livio fragt sich, ob unsere biologischen Präferenz für Bestellung möglicherweise ein Beispiel dessen, was Wissenschaftler Auswahl Effekte, nennen die unbekannte Vorurteile sind, die unseren Sinn für die Realität verzerren. Zum Beispiel, unsere Augen sind nur sichtbares Licht wahrnehmen, so ist es kein Wunder, dass Menschen nicht die anderen Arten von elektromagnetischer Strahlung entdeckt – X-Rays, Infrarot-Strahlung, Gamma-Strahlen – bis vor relativ vor kurzem in der Geschichte der Menschheit.

"Wenn es stimmt, dass unser Beharren der Symmetrie in den Gesetzen der Natur weitgehend ein Selektionseffekt ist weil, wie unser Gehirn funktioniert, kann es bedeuten, dass gibt es ganz andere Möglichkeiten, die Naturgesetze zu formulieren, in der Symmetrie nicht das wichtigste ist," sagte Livio.

Aber so wie der Mensch gelernt, Detektoren zu entwickeln, die Dinge im Universum, die nicht unseren eigenen Augen sehen konnte, Livio denkt, dass rechtzeitig Wissenschaftler möglicherweise in der Lage, vorbei an unserer biologischen Vorliebe für Symmetrie zu sehen.

"In diesem Fall, denn wir über die wirklich grundlegenden Theorien des Universums sprechen, es ist ein bisschen härter," sagte Livio. "Dennoch, je mehr wir lernen, über welche die ultimative Theorie sein könnte, könnten wir verstehen was die grundlegendsten Prinzipien [sind], um die Gesetze der Natur und diesbezügliche Auswahl vorbeikommen."

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