Мария Кюри - Пьер и Мария Кюри

Принцип симметрии, так живо интересовавший ум Пьера Кюри, является одним из тех немногочисленных великих принципов, которые господствуют в физических явлениях; исходя из понятий, вытекающих из опыта, они мало-помалу приобретают все более и более общую совершенную форму. Таким путем, например, понятие эквивалентности теплоты и работы вместе с существовавшим уже ранее представлением о соотношении между кинетической и потенциальной энергией позволило установить очень широкий и общий принцип сохранения энергии. Точно так же принцип сохранения материи был выведен на основании опытов Лавуазье, являющихся основными для химии. Недавно удивительный синтез позволил достичь еще более высокой степени обобщения — соединением этих двух принципов в один, так как было доказано, что масса тела пропорциональна его внутренней энергии. Изучение явлений электричества привело Липпманна к провозглашению общего принципа сохранения электричества. Принцип Карно, порожденный размышлениями над работой тепловых машин, тоже получил столь общее значение, что позволяет предвидеть наиболее вероятное направление самопроизвольной эволюции для любой материальной системы.

Принцип симметрии дает пример подобной же эволюции. Понятие симметрии могло быть подсказано прежде всего наблюдением над природой: последняя, правда в несовершенном виде, дает нам примеры симметрии уже в строении животных и растений, еще совершеннее симметрия выступает, когда дело касается кристаллических минералов. Тут сама природа как бы подсказывает понятие о плоскости симметрии и об оси симметрии. Предмет обладает плоскостью симметрии, если его можно разделить на две части, из которых каждая представляет как бы зеркальное изображение другой; приблизительно это имеет место в форме тела человека и многих животных. Предмет обладает осью симметрии n-ного порядка, если он совмещается сам с собой при поворачивании вокруг этой оси на n-ную часть окружности; так, правильный цветок с четырьмя лепестками имеет ось симметрии четвертого порядка. Кристаллы вроде каменной соли или квасцов обладают несколькими плоскостями симметрии и несколькими осями различного порядка.

Геометрия учит нас элементам симметрии многогранников и учит нас открывать между этими элементами необходимые соотношения, позволяющие соединять их в группы. Знание этих групп очень полезно для установления рациональной классификации форм кристаллов в небольшое число систем, из которых каждая происходит от простой геометрической формы: так, правильный октаэдр принадлежит к той же системе, что и куб, потому что группировка осей и плоскостей симметрии в обоих случаях одна и та же.

При изучении физических свойств кристаллизованного вещества необходимо дать себе отчет в симметрии этого вещества; оно, вообще говоря, анизотропно, то есть обладает свойствами, не одинаковыми во всех направлениях, между тем как такие среды, как стекло или вода, изотропны (в этом случае все направления одинаковы). Изучение оптики показало, что распространение света в кристалле зависит от элементов его симметрии.

То же самое можно сказать о теплопроводности и электропроводности, о намагничивании и поляризации кристаллов.

Размышляя об отношениях между причинами и следствиями, проявляющимися при этих явлениях, Пьер Кюри был принужден дополнить и расширить понятие симметрии, рассматривая ее как состояние пространства, характерное для среды, где происходит данное явление. Для определения этого состояния надо не только дать себе отчет о строении среды, но и о состоянии движения изучаемого объекта, а также о физических факторах, действующих на него. Так, прямой круговой цилиндр имеет плоскость симметрии, перпендикулярную к своей оси в ее середине, и бесконечное число плоскостей симметрии, проходящих через ось. Если этот цилиндр вращается вокруг своей оси, первая плоскость симметрии остается, но все остальные исчезают; если же, кроме того, сквозь цилиндр в длину его проходит электрический ток, то при этом уже не сохраняется никакой плоскости симметрии.

Для каждого явления следует определять элементы симметрии, совместимые с его существованием: одни из этих элементов могут существовать наряду с некоторыми явлениями, но они не являются необходимыми. «Действительно, необходимо лишь, чтобы некоторые из этих элементов симметрии не существовали. Дисимметрия творит явление. Когда несколько явлений накладываются друг на друга, дисимметрия возрастает».