یکبار وقتی نوجوان بودم آزمایش جالبی روی نوزاد یکی از بستگان انجام دادم، البته نه از آن آزمایش‌های خطرناک، یک آزمایش بسیار ساده. من کنار او روی زمین دراز کشیدم و مشتم را گره کردم و مقابل صورتم گرفتم، دیدم او نیز همین کار را تکرار کرد و مشتش را مقابل صورتش گرفت. تا اینجا آزمایش من با موفقیت پیش رفته بود. چرا که پیش‌بینی کرده بودم نوزاد بتواند حرکات من را تشخیص دهد و سپس همان حرکت من را تکرار کند. اما یک مشکلی به وجود آمد. بعد که دستم را پایین آوردم، نوزاد دستش را پایین نیاورد و همانطور دستش را جلوی صورتش نگه داشته بود. من خودم آنموقع نوجوان بودم و حسابی ترسیده بودم که نکند این نوزاد دیگر دستش را پایین نیاورد. بعد خودم دستش را پایین آوردم و دوباره دستش را به همان شکل بالا آورد و به آن خیره میشد. حالا دیگر حسابی ترسیده بودم و استرس تمام وجودم را فراگرفته بود که نکند این بچه همینطور بماند و همواره دستش را مشت کرده جلوی صورت خودش نگه دارد.
اما ناگهان نوزاد خودش آزمایش را تغییر داد و آزمایش دیگری با نتایج جالب‌تری طراحی کرد. او شروع کرد به چرخاندن دستش و با دقت نگاه می‌کرد. او فهمیده بود که وقتی دستش را می‌چرخاند شکل دست عوض می‌شود. او در واقع با همان سن چند ماهه‌اش، یک موضوع فیزیکی را کشف کرده بود و با دقت به آن نگاه می‌کرد. آن خاصیت فیزیکی تقارن بود. تقارن یا symmetry نسبت به یک عمل یعنی اگر ما آن عمل را انجام دهیم، تغییری در سیستم اتفاق نیفتد. در اینجا نوزاد فهمیده بود که مشت گره کرده‌اش، نسبت به چرخش تقارن ندارد. تقارن یکی از موضوعات بسیار مهم در ریاضیات و فیزیک است.
اغلب افراد با شنیدن کلمه‌ی تقارن، تقارن هندسی در ذهنشان نقش می‌بندد. مثل تقارنی که سمت راست و سمت چپ بدن نسبت به یکدیگر دارند. بدین معنی که اگر یک صفحه به شکل عمودی از وسط بدن انسان بگذرد، سمت راست و سمت چپ بدن شبیه یکدیگر است. یا مثلا یک سیب را که قطب بالا به قطب پایینش نصف کنید، یک تقارن می‌بینید. اما اگر از استوای آن برش دهید، تقارنی بین بالا و پایین آن مشاهده نمی‌کنید.
همانطور که گفته شد، تقارن نسبت به یک عمل یعنی اگر ما آن عمل را انجام دهیم، چیزی تغییر نمی‌کند. مثلا یک توپ را هرچقدر بچرخانید همان است که هست. توپ نسبت به چرخش تقارن دارد. اما این تقارن خودش را در قوانین فیزیک چطور نشان می‌دهد؟
شما اکنون هرجایی هستید پاندوله‌ی یک ساعت بدون باتری را حرکت می‌دهید، بعد از یک ساعت پاندوله در اثر مقاومت هوا متوقف می‌شود. اگر شما بروید یک کیلومتر آنطرف‌تر و در همان ارتفاع و شرایط محیطی، پاندوله را حرکت دهید، باز هم بعد از یک ساعت متوقف خواهد شد. قوانین فیزیک نسبت به جابجایی مکانی تقارن دارند. حالا این ساعت را درون یک خودرو قرار دهید و با سرعت ثابت و در یک مسیر راست حرکت کنید. اگر آزمایش را تکرار کنید، باز هم پاندوله بعد از یک ساعت متوقف می‌شود. قوانین فیزیک نسبت به سرعت ثابت هم تقارن دارند به شرطی که با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت نکنید.
حالا اگر ده سال بعد دوباره این آزمایش را در آن نقطه انجام دهید چطور؟ باز هم پاندوله بعد از یک ساعت متوقف می‌شود. پس قوانین فیزیک نسبت به زمان هم تقارن دارند. اما تقارن تنها نسبت به مکان و زمان نیست. مثلا در یک مولکول آب اگر شما یک اتم اکسیژن را با یک اتم اکسیژن دیگر جایگزین کنید، این آب همان آب است و هیچ تغییری نمی‌کند. این موضوع تقارن آنقدر در فیزیک مهم است که بسیاری از نظریات فیزیک از دل آن زاده شده است.
– ابا اباد