Bakışım

Fizikte bakışım, fizik sistemi betimleyen temel değişmezlik'lerle ilgilidir. Fiziksel sistem matematik modeller kullanılarak betimlenir ve modellerden en başarılı olanı kuram statüsüne ulaşır. Fizikte ve diğer bilimlerde modelin başarısı modelin öngörü üretebilme kapasitesiyle ve bu öngörülerin deneylerle doğrulanmasıyla ölçülür. Çoğu zaman fizik modelin değişik matematik dönüşüm'ler altında nasıl davrandığı incelenir. Eğer bir matematik dönüşüm sonucunda modelin betimlediği fizik sistem değişmiyorsa o dönüşümle ilgili bir bakışım (symmetry) olduğu söylenir. Modellerin doğrulukları deneylerden önce bu şekilde test edilir. Eğer fizik modeli daha karmaşık sistemleri betimliyorsa ya da kuantum fiziğinde olduğu gibi doğrudan gözlem yapamıyacağımız nicelikleri açıklayabilmek için geliştirilmiş ise bu karmaşık modelin içinde matematiksel olarak var olan bakışımların ortaya çıkması zaman alır ve kuramsal fizikçiler önce bu bakışımları ortaya çıkarmaya çalışırlar. Karmaşık modelin daha önce fark edilmeyen bir bakışımı bulunduğunda yeni bir korunum kanunu öngörülüyor demektir. Bazen yeni bakışımlar yeni parçacıkların varlığına işaret eder. Grup kuramı bakışımları sistematik ve matematiksel olarak inceler.

Örnekler

Küresel bakışım

Yüzeyi pürüzsüz küresel bir kütle düşünelim, bu küreyi kaç derece döndürürsek döndürelim kürenin fiziği değişmez, diğer bir deyişle küresel bakışım vardır. Küreyi döndürmek yerine koordinatlarımızı değiştirebiliriz yani kendimiz kürenin etrafında dönebiliriz ama kürenin kütlesi ve diğer fiziki özellikleri değişmez. Bu kürenin fiziğini anlatan modelinde aynı şekilde rotasyon dönüşüm altında aynı değişmezlere ulaşması gerekir. Bu küre uzayda bir kütle olsun. Merkezi kütlenin merkezi ile bir olan yarıçapı da kütlenin yarıçapından büyük hayali bir küresel yüzey düşünelim. Bu hayali küresel yüzeyin her noktasında yerçekim kuvvetinin gücü (genligi) aynıdır. Diğer bir deyişle Newton modelinde yerçekimi kuvvet alanında küresel bakışım vardır.

Silindirik bakışım

Düz çizgi şeklinde ince ve sonsuz uzunlukta bir bakır tel düşünelim. Bu telden elektrik akımı geçtiğinde o telin etrafında manyetik alan oluşur. Bu manyetik alan bir vektor alan'dır ve kuvvet vektörü her noktada o noktadan geçen bir dairenin tanjant vektörüyle aynı yöndedir (sağ el kuralı). Bu kuvvet vektörünün gücü (genliği) söz konusu daire üzerinde her noktada aynıdır. Telin tüm uzunluğunu düşünürsek bu dairelerin yan yana dizilmesiyle bir silindir oluşur. Bu silindir üzerindeki her noktada manyetik kuvvetin genliği aynıdır. Silindirik dönüşüm altındaki değişmezliğe silindirik bakışım denir.

Yansıma bakışım

İki boyutlu bir uzayda yani bir düzlemde iki eşit kütle düşünelim. Bu iki kütle koordinat sisteminin merkezinden başlayıp aksi yönlerde X-koordinatı üzerinde sabit hızla hareket etsinler. Y-koordinat eksenini bir ayna olarak düşünebiliriz ve yansıma dönüşüm'ü sistemi oluşturan tüm noktaların X-koordinatlarının x değerinden -x değerine aynı anda değişmesi olarak tanımlayabiliriz. Yansıma dönüşümü altında değişmeyen sistemde yansıma bakışım' var denir. Eğer kütleler eşit olmasaydı yansıma bakışım bozulmuş olurdu.