Symmetrie in der Natur

Philosophen, Ärzte und Physiker auf der Suche nach den gleichen Prinzipien
Von Jan Lublinski

Physik. - Symmetrie gehört zu den Prinzipien unseres Denkens und wir suchen und finden es auch in der Natur. Selbst die moderne Teilchenphysik sucht in den immer kleineren Bausteinen nach Symmetrien.

Symmetrie, Zusammensetzt aus griechisch "Syn" - für Zusammen und "Metron" das Maß. Gleichmaß, Ebenmaß. Schönheit gehört ursprünglich auch dazu: Ausgewogenheit, Harmonie. Verschiedene Teile gleichmäßig angeordnet - so dass ein ästhetisch ansprechender Eindruck entsteht:
Für den griechischen Stoiker Galen war die Gesundheit des Körpers, der Ausgleich der Elemente warm, kalt, feucht und trocken - die richtige Symmetrie. Auch die
Längenverhältnisse von Fingern, Hand, Elle und Arm - als Anleitung für den Künstler. Als Ausgleich des Körpers, als harmonischer Seelenzustand.

Der Symmetriebegriff der Mathematik und Naturwissenschaft hat mit all dem zunächst wenig zu tun. Er wurde auch nicht von den alten griechischen Mathematikern entwickelt, sondern entstand erst viel später - von Kristallographen im 18. Jahrhundert.
Es galt, die Anordnungen und Muster in Kristallen zu beschreiben - und da boten sich geometrische Regeln an. Spiegelsymmetrie zum Beispiel: Ein Kugel, gespiegelt an ihrem Durchmesser. Oder ein Schmetterling entlang seiner Körperachse.
Oder die Punktsymmetrie: Wenn man ein Objekt um einen bestimmten Punkt herumdreht und es danach immer noch gleich aussieht.

Für die Physik übersetzt heißt das: wenn ein Prozess symmetrisch ist, dann müssen alle Ereignisse genau gleich ablaufen, wenn man sie durch einen Spiegel betrachtet.
Ob ein Teilchen von links angeflogen kommt oder von rechts dürfte keine Rolle spielen.

Bei der so genannten Ladungssymmetrie muss ein Teilchen sich genau gleich verhalten wie sein Antiteilchen verhalten, es sollte also egal sein, ob es positiv oder negativ geladen ist. Bei der Zeitsymmetrie muss ein Prozess vorwärts wie rückwärts gleich ablaufen.

Diese Art der Betrachtungen ermöglichen es den Physikern, ihre Rechnungen zu vereinfachen und die Naturgesetze neu zu fassen. Von den Formeln für die Mechanik über die Elektrizitätslehre bis hin zur Teilchenphysik.

Bei letzterer spielt insbesondere die Störung der Symmetrie eine Rolle - also der Fall wenn Teilchen sich anders verhalten als ihre Antiteilchen, oder wenn Teilchen, die von rechts kommen, andere Dinge tun als solche, die von links kommen. Diese Phänomene gibt es tatsächlich in der Welt der kleinsten Teilchen - und es sind diese Störungen, die die Physiker zu einem neuen Verständnis dieses Welt führen. Dabei geht es ihnen auch um alte griechische Ideale: die Harmonie, das Maß und die Schönheit der Natur.