Im Gegenteil - Gebrochene Symmetrien

Ein Kreis heißt deshalb rotationssymmetrisch und der Buchstabe A entsprechend spiegelsymmetrisch. Kristalle weisen viele verschiedene Symmetrien auf, wobei man nicht eigens zu erläutern braucht, dass Menschen mit Symmetrien den Eindruck von Schönheit verbinden. In der Wissenschaft empfindet man ebenso, möchte aber auch Symmetrien unterscheiden und eine kontinuierliche wie bei der Rotation eines Kreise von einer diskreten wie bei der Spieglung eines Buchstabens trennen. Man ordnet eine zusammenhängende Symmetrie höher ein als eine abgestufte, was erlaubt, den schönen Eiskristallen eine gegenüber dem homogenen Wasser reduzierte Symmetrie zuzuweisen. In der Physik ist gnadenlos von einem Symmetriebruch die Rede, auch wenn da nichts entzwei gegangen ist, aber das zerstörerisch klingende Wort wird eingeführt, weil es zu einer paradoxen Situation führt, die von hoher Relevanz für die Disziplin ist, die als Physik der kondensierten Materie betrieben wird. Gemeint sind Stoffe in fester oder flüssiger Form, und eine der größten (unbemerkt gebliebenen) Einsichten der letzten Jahrzehnte besagt, dass sie alle ihre Eigenschaften durch Symmetriebruch bekommen – broken symmetry auf Englisch. Und damit kann man die Paradoxie der Kristalle erläutern. Die Kristalle selbst werden durch die Symmetrie verständlich, die sie in der Form ihres Gitters zeigen. Ihre Qualität bekommen sie aber erst, wenn diese Symmetrie vermindert – oder eben gebrochen – wird. Einem Quarzkristall mangelt es an der Spiegelsymmetrie, und dies gibt ihm seine optische Qualität, mit der die Polarisationsebene des Lichts gedreht wird. Kristalle, denen eine Inversionssymmetrie fehlt, werden dadurch piezoelektrisch, was heißt, dass sie eine Spannung und mit ihr einen Funken produzieren, wenn man auf sie schlägt, was in einem Feuerzeug umgesetzt wird. Der Bruch von Symmetrie, so unschön der Ausdruck klingt, sorgt für die Qualität, die man möchte. Man braucht immer das Gegenteil von dem, was man hat.