Symmetrie (Physik)

Symmetrie ist ein wichtiges Konzept in der Physik. Hierbei muss zwischen Symmetrien der grundlegenden Theorien und Symmetrien konkreter Systeme (z.B. Moleküle, Festkörper) unterschieden werden.

Bei den Symmetrien muss allgemein unterschieden werden zwischen diskreten und kontinuierlichen Symmetrien. Diskrete Symmetrieoperationen können nur in festen "Schrittweiten" durchgeführt werden. Beispiele hierfür sind die Spiegelung (man kann ein Objekt nur entweder spiegeln oder nicht) oder auch Translationen im Gitter (wenn ein Gitter nur um einen halben Gitterplatz verschoben wird, kommt es nicht mehr mit sich selbst in Deckung). Kontinuierliche Symmetrien hingegen lassen beliebig kleine Änderungen zu. Beispielsweise sind die Drehungen im Raum kontinuierlich: Man kann um einen beliebig kleinen Winkel drehen.

Zu jeder kontinuierlichen Symmetrie eines Systems gehört nach dem Noether-Theorem eine Erhaltungsgröße.

In einem weiten Sinne umfasst Symmetrie in der Physik auch die Invarianz physikalischer Gesetze unter Koordinatentransformationen.

In einem engeren Sinne bezieht man den Begriff auf die Symmetrie physikalischer Objekte. Symmetrien von Molekülen werden durch Punktgruppen beschrieben; Symmetrien von Kristallen durch Bravais-Gitter und Raumgruppen.