Nell'uso greco e latino il termine simmetria significa proporzione, corrispondenza armonica tra le parti per formare un tutto coerente e rimandare al concetto di bellezza e ai canoni estetici teorizzati dalle scienze matematiche e dalla filosofia.
Nel mondo classico la natura in generale, il corpo umano in particolare, erano laboratori di ricerca delle leggi universali della creazione.
Poiché le forme simmetriche rappresentano in natura l'ordine geometrico su cui si fondano sia le strutture organiche viventi, sia le strutture inorganiche, i principi di simmetria erano considerati leggi fondamentali della crescita, verificabili ad esempio in un fiore, i cui petali si organizzano attorno al centro, nelle ali di una farfalla, nella sequenza delle foglie di un ramo.
Oggi, secondo la psicologia della visione, la simmetria rappresenta uno dei più potenti mezzi formali per percepire con facilità un insieme come una figura.
Le leggi di simmetria si basano su tre principi:
• la riflessione
• la traslazione
• la rotazione.
Questi principi possono agire uno alla volta, ma la rotazione e la traslazione si possono sommare dando origine a forme dinamiche sul piano e nello spazio. I grandi architetti da Vitruvio all'Alberti da Leonardo al Palladio hanno studiato queste leggi organizzative lasciando nei loro trattati indicazioni su come realizzare spazi e decorazioni secondo i principi compositivi osservabili in natura.
La simmetria speculare o assiale o bilaterale
Il principio della riflessione, il più comune, è alla base della simmetria speculare (assiale o bilaterale) si basa sull'esatta corrispondenza della figura rispetto ad una linea immaginaria verticale, per cui tutti gli elementi che si trovano da un lato sono presenti anche dall'altro. La linea che determina la simmetria è detta asse di simmetria e divide la figura in due parti.
Se l'asse è interno alla figura (le due metà sono perfettamente uguali. Esempi: quasi tutte le specie animali dall'uomo al pesce anche se mai in forma perfetta giacché tutte le specie viventi hanno organi interni asimmetrici e quindi l'immagine contiene sempre qualche imperfezione). La metà destra del volto umano per l'esempio non è esattamente sovrapponibile alla metà sinistra, tuttavia la struttura di fondo è organizzata come tutto il corpo in due metà sostanzialmente simmetriche.
Se l'asse è esterno alla figura, vediamo una riflessione di quest'ultima e il suo sdoppiamento come avviene nello specchio.
Tale principio di simmetria è alla base della progettazione di molti edifici, non solo delle epoche passate, ma anche di quella moderna e contemporanea e lo si può riscontrare in diversi oggetti d'uso e di design. Essa determina forme che possiedono una forte organizzazione di segni, perché tutto ciò che non è situato sull'asse viene duplicato questo porta a una particolare unità dell'insieme ed a una ridondanza degli elementi che ha l'effetto di calamitare l'attenzione e rendere immediata la percezione della forma.
Così come la natura ha organizzato la forma del corpo in gran parte degli esseri viventi secondo questo tipo di simmetria, altrettanto ha fatto l'uomo con la forma degli edifici più rappresentativi: chiese, palazzi, monumenti, teatri ecc.
La simmetria traslatoria o lineare: ritmica e cilindrica
Consiste nello spostamento lineare di una figura secondo un ritmo costante e prestabilito, si distingue in:
• simmetria traslatoria (a rapporto infinito) o ritmica
• simmetria traslatorie (a rapporto finito) o cilindrica.
La simmetria ritmica è caratterizzata dalla traslazione di una figura per un numero potenzialmente infinito di volte su di un asse rettilineo, la simmetria cilindrica è caratterizzata dalla traslazione di una figura attorno a un asse circolare per un numero finito di volte.
Il principio di simmetria traslatoria lineare ritmica si può osservare in natura della struttura dei moduli del bruco o del millepiedi e in architettura nel colonnato che utilizza il modulo colonna, ripetuto un certo numero di volte, sulle facciate dei tempi, nelle arcate che si susseguono negli acquedotti romani, nell'interno delle cattedrali, nei chiostri, nei cortili dei palazzi, nei disegni geometrici modulari che formano le decorazioni dei templi e dei vasi ad iniziare da quelli della Grecia arcaica.
La traslazione è una modalità di composizione abituale nella progettazione e si utilizza ogni qualvolta risulti necessario ed opportuno ripetere più volte lo stesso elemento, come nelle case a schiera o in linea, ma la possiamo individuare nell'arredamento e nella decorazione dei tessuti, dove un elemento definito come modulo, viene ripetuto ordinatamente in una determinata direzione. Sono traslazioni gli elementi di un termosifone o di una tenda alla veneziana, le poltroncine della sala cinematografica, gradini della scala ecc., tutti oggetti di cui abbiamo esperienza quotidiana è che, forse proprio per questo, non siamo abituati a considerarli come risultato di un principio compositivo.
La simmetria rotatoria è caratterizzata dal numero di rotazioni sul piano della figura iniziale un punto che diventa il centro di rotazione, se a ruotare è un corpo solido nello spazio, anziché un punti si ha un asse di rotazione . Quando la figura di base è asimmetrica la composizione diventa dinamica e prende il nome di simmetria rotatoria ciclica, quando la figura di base è dotata di simmetria speculare prende il nome di simmetria rotatoria diedrica .
Il numero di azioni occorrenti per riportare una figura nella posizione di partenza si dice ordine di simmetria .
Una rotazione di 180° divide il cerchio di 360° in due parti uguali dando origine a una simmetria di ordine 2 (360:2= 180); con una rotazione di 120° si ottiene una simmetria di ordine 3; con una rotazione di 90° si ottiene una simmetria di ordine 4.
Allo stesso modo dei petali di un fiore, la simmetria rotatoria è applicata ogni qualvolta si voglia ottenere una composizione a geometria regolare, dotata di centro, formata da elementi modulari (Esempi: rosone di una chiesa, ruota di un'automobile, impianto planimetrico di edifici a carattere religioso, come Castel del Monte dove la pianta ottagonale, con i torrioni ottagonali posti su ogni spigolo, segue il principio di rotazione diedrica).