En física, ¿qué es diferente entre derecha e izquierda y por qué no son al revés?

En física, la distinción entre derecha e izquierda generalmente está codificada en algo llamado transformación de paridad , el giro del signo de una coordenada espacial.

La forma más fácil de pensar en una transformación de paridad es “lo que hacen los espejos”. La imagen en el espejo invierte un eje (el que apunta directamente al espejo). Puedes ver directamente al agitar en un espejo que esto convierte las cosas diestras en cosas zurdas y viceversa.

Esta distinción de paridad, la diferencia física entre derecha e izquierda, al principio parece una propiedad física fundamental de un objeto. Solo trata de ponerte un guante zurdo en la mano derecha. Pero déjenme intentar plantear algunas dudas al respecto.


El problema de Ozma:

La primera duda surge cuando consideramos el problema de “Ozma”, donde imaginamos que estamos en comunicación con alguna civilización distante, pero no podemos observar ningún objeto en común. Queremos describirles nuestro mundo y, en particular, comunicarles el significado de izquierda y derecha. Martin Gardner (quien propuso por primera vez el problema de Ozma, luego de una discusión en Kant) señaló que era bastante fácil describir la diferencia entre izquierda y derecha, pero lo que parecía imposible era arreglar cuál era cuál , cuando no tenía en común objeto de referencia Independientemente de lo que haya explicado o referido a las leyes físicas, los alienígenas distantes siempre podrían pensar que estaba hablando de cosas zurdas cuando en realidad hablaba de las cosas diestras, o viceversa. Parecía que en realidad tenía que descubrir algo en común antes de poder arreglar cuál era cuál.

Esto es sospechoso: hace que la distinción izquierda-derecha parezca algo relacional, es decir, la mano es similar a la orientación en el espacio, ya que es una característica de cómo se coloca un objeto en relación con los demás, en lugar de ser una característica fundamental del objeto sí mismo.

Pero podemos tranquilizarnos, esto no puede ser correcto, sabemos que la mano no es como la orientación. Siempre podemos rotar objetos que difieren solo en cuanto a su orientación entre sí mediante rotaciones rígidas. No podemos orientar (ni hacer nada más) para que un guante derecho se ajuste a la mano izquierda. Su mano es una característica en sí misma, no como es en relación con otros objetos.

De Verdad? Echemos otra duda:


Rotación en una dimensión extra / espacios conectados no simplemente:

Considere la distinción derecha versus izquierda en dos dimensiones. Tome algo como una R y su contraparte de otra mano:

Está claro que estos son el resultado de una transformación de paridad 2D, y no se puede hacer que los dos coincidan si me limito a rotaciones rígidas en dos dimensiones. Parecen fundamentalmente diferentes de la misma manera que discutimos anteriormente.

Pero, ¿qué pasa si volteo la R en la tercera dimensión? ¡Entonces puedo hacer que coincidan! He revertido la “mano” 2D usando la rotación de la tercera dimensión.

Y puedo realizar el mismo truco para un “objeto entregado” tridimensional. Es decir, si volteo un guante zurdo en la cuarta dimensión espacial, se transformará en un guante diestro y se ajustará a mi mano derecha. (Este es un truco útil si usted, como yo, tiende a perder siempre los mismos guantes, simplemente pellizque la cuarta dimensión y voltee uno).

Puedes realizar un truco similar si consideras un espacio no orientable. Nuevamente, considerando el caso 2D al principio, tome una tira de Mobius y coloque las dos figuras de arriba en ella. Envíe uno alrededor de la tira y encontrará que puede transformarlos rígidamente para que coincidan entre sí.

Y, de nuevo, el mismo truco funciona con dimensiones adicionales: si envía un guante tridimensional para zurdos para un viaje por un espacio tridimensional no orientable, puede convertirlo en un guante para diestros.

Entonces, la noción de que las manos son una diferencia fundamental entre los objetos se encuentra con una buena cantidad de problemas. Parece que tiene que considerar el espacio en el que lo incrusta. Teniendo en cuenta las posibilidades dimensionales o no orientables, entonces parece que la mano es muy parecida a la orientación: en algunas circunstancias, simplemente se puede “girar”. No parece haber nada fundamental sobre la zurda o la diestra.

Dado todo esto, ciertamente sería una sorpresa si las leyes físicas resultaran no respetar la paridad; sería tan impactante como si escogieran una cierta orientación (una dirección en el espacio) como más privilegiada que otra.


Pero … y ya deberíamos saber esto … a la naturaleza le gusta sorprendernos. Debe amar solo mirar nuestras caras …

La interacción débil:

Resulta que si bien las interacciones físicas en la gravedad, el electromagnetismo y la interacción fuerte respetan la simetría de paridad, esto no es cierto en las interacciones débiles. El primer experimento en buscar esto fue diseñado por Tsung-Dao Lee y Chen-Ning Yang (ganaron el Premio Nobel) y realizado por Chien-Shiung Wu. Observaron la desintegración del cobalto 60 y descubrieron que las desintegraciones de los electrones (aunque no de los fotones) mostraban una preferencia por ser emitidos en una dirección en lugar de la otra. Es decir, la interacción débil que dio lugar a la descomposición electrónica fue “entregada”, mientras que la interacción electromagnética fue ambidiestra.

Experimentos posteriores demostraron que no fue solo una violación P (es decir, paridad) lo que ocurrió en la naturaleza. La violación del PC ocurrió en diferentes interacciones; es decir, las simetrías carga + paridad tampoco eran simetrías de la naturaleza.

Entonces, la naturaleza tiene una mano. La derecha es diferente a la izquierda. Creo que todos deberían estar conmocionados por esto. El modelo estándar y, aparentemente, nuestro universo, tiene una mano “escrita” en sus interacciones.

¿Cómo deberíamos entender esto mejor, especialmente dadas las dudas que discutí anteriormente sobre si la distinción entre izquierda y derecha era una distinción fundamental?

Para ser sincero, no lo sé. Para mí, la violación P (y la violación CP aún más) es una de esas piezas del Modelo Estándar que está de pie allí con un letrero de neón que parpadea: “Aquí, algo realmente profundo está sucediendo”.

Realmente no estaría de acuerdo con las otras respuestas aquí.

“Derecha” e “Izquierda” están muy bien definidas en matemáticas y se usan muy a menudo en física y química. La definición se basa en tres direcciones y el orden en que se colocan:

Vea, en la parte izquierda, la dirección x va hacia atrás, mientras avanza en el dibujo de la derecha. De esta manera, las dos direcciones x e y se intercambiaron en las dos partes, mientras que la dirección z sigue siendo la misma. Debido a esto, es absolutamente imposible obtener la cifra correcta solo aplicando traslaciones o rotaciones en la izquierda.

Lo mismo sucede con sus manos: se ven muy similares aunque no lo sean, y no importa cómo las mueva o las gire, es imposible que su mano derecha sea igual a la mano izquierda. Esta escena de Breaking Bad es del primer episodio y describe la aplicación de esta idea en química:

Ahora bien, se llama correcto debido al lenguaje, y los científicos prefirieron usar la rotación a la derecha como norma, pero es solo una convención y un nombre.

No estoy seguro de lo que está preguntando … “derecha” e “izquierda” no son realmente términos de física, son solo palabras cotidianas. Hay términos más formalizados, que son Puerto (izquierda) y Estribor (derecha) que usan los militares, así como también barcos y aviones comerciales para referirse a la dirección relativa.

En física, la derecha generalmente representa la parte positiva y la izquierda la parte negativa.

Pero nunca pensé por qué se hace así; quizás uno de los primeros científicos del pasado lo usó de esa manera y se convirtió en una convención.