Пространственно-временные и внутренние принципы симметрии

Правила симметрии делятся на пространственно-временные (геометрические либо внешние) и внутренние, обрисовывающие особенности элементарных частиц.

Главная характерная черта физических законов — то, что они основаны на симметриях. Симметричным есть объект, что в следствии определенных трансформаций либо преобразований остается неизменным, инвариантным.

Инвариантность — это неизменность какой-либо величины при трансформации физических условий либо по отношению к некоторым преобразованиям, т.е. свойство не изменяться при преобразованиях.

В структуре фундаментальных физических теорий, каковые охватывают все процессы, все формы перемещения материи, существуют более инвариантности законы — и общие законы симметрии и связанные с ними законы сохранения.

Законы сохранения физических размеров — это утверждения, в соответствии с которым численные значения некоторых размеров не изменяются со временем в произвольных процессах либо определенных классах процессов. Огромное значение принципов симметрии и законов сохранения пребывает в том, что на них возможно опираться при построении фундаментальных физических теорий, они демонстрируют единство материального мира.

Законы физики возможно преобразовывать так, что наряду с этим их структура остается неизменной, симметричной. Правила симметрии продолжительное время существовали в неявном виде.

Только по окончании появления осознания относительности и теории Эйнштейна того факта, что она имеется не что иное, как теория инвариантов четырехмерного пространственно-временного континуума, либо один из качеств теории симметрии, стали обращать внимание на то, что все физические законы основаны на симметрии.

9.4.1. Пространственно-временные • правила симметрии

Симметрия в физике — это свойство физических законов, подробно обрисовывающих поведение совокупности, оставаться неизменными (инвариантными) при определенных преобразованиях, которым смогут быть подвергнуты входящие в них величины.

Изотропность — это одинаковость особенностей физических объектов в различных направлениях. однородность и Изотропность пространства как несложные виды симметрии показались уже на заре людской познания.

Среди пространственно-временных правил симметрии возможно выделить следующие:

? Сдвиг совокупности отсчета не меняет физических законов, т.е. все точки пространства равноправны. Это указывает однородность пространства.

? Поворот совокупности отсчета пространственных координат оставляет физические законы неизменными, т.е. все свойства пространства однообразны по всем направлениям, иными словами пространство — изотропно. К примеру, свойства палки не изменяются, в случае если ее переворачивать в воздухе. А вот свойства корабля существенно изменятся, если он перевернется в воде, поскольку на границе раздела воды и воздуха свойства пространства различные. Так, симметрия пространства свидетельствует, что в пространстве действия физических законов нет выделенных направлений и точек либо что оно однородно.

? Сдвиг во времени не меняет физических законов, т.е. все моменты времени объективно равноправны. Время однородно. Это указывает, что возможно любой момент времени забрать за начало отсчета. Данный принцип свидетельствует закон сохранения энергии, что основан на симметрии относительно сдвигов во времени. Период колебаний маятника «ходиков» не изменится, в случае если отсчитать его в 12 часов дня либо в полночь, т.е. законы физики не зависят от выбора начала отсчета времени.

? Законы природы однообразны во всех инерциальных совокупностях отсчета. Данный принцип относительности есть главным постулатом особой теории относительности (СТО) Эйнштейна. В соответствии с принципом симметрии возможно произвести переход в другую систему отсчета, движущуюся довольно данной совокупности с постоянной по направлению и величине скорости. К примеру, возможно перейти из вагона поезда в машину, в случае если уравнять их скорости.

? Зеркальная симметрия природы — отражение пространства в зеркале — не меняет физических законов.

? Основные физические законы не изменяются при обращении символа времени. Необратимость, сушествующая в макромире, имеет статистическое происхождение и связана с неравновесным состоянием Вселенной.

? Замена всех частиц на античастицы не воздействует на физические законы, не меняет характера процессов природы.

В современной физике найдена определенная иерархия законов симметрии: одни выполняются при любых сотрудничествах, другие же — лишь при сильных и электромагнитных. Эта иерархия четко проявляется во внутренних симметриях.

Симметрии и законы сохранения — Эмиль Ахмедов


Также читать:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: