Wenn Teilchenphysiker Symmetrien auf der Spur sind, dann liegt ihnen weniger die Form des Universums am Herzen als die Naturgesetze, die in ihm gelten.
Unser Weltall ist gar nicht besonders symmetrisch. Die Erde gibt es beispielsweise nur einmal und zwar hier. Verschöben wir unseren Aufenthaltsort um 10 Lichtjahre, würden wir auf keine zweite Erde stoßen.
Bei Naturgesetzen sieht das schon anders aus. Diese sollten hier genauso gelten wie in 10 Lichtjahren Entfernung. Es sind solche Symmetrieannahmen, die Physiker zahlreiche Bedingungen dafür liefern, wie Naturgesetze aussehen können. Denn sie müssen sich symmetrisch verhalten.
Verschiebung: Ort
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?
Ein unendlich ausgedehntes Gitter lässt sich verschieben, ohne dass es sein Aussehen ändert. Hier liegt eine Verschiebungssymmetrie vor
Drehen: Richtung
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 gelten dieselben Naturgesetze. Die Gesetze des Universums sind drehsymmetrisch.
Drehsymmetrie: Ein Würfel kann auf viele Weisen gedreht werden, ohne dass sich sein Aussehen verändert.
Spiegeln: Ort
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.
Kaleidoskop-Muster wie diese entstehen durch Mehrfachspiegelung.
Verschiebung: Zeit
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.
