Принципы симметрии

Принцип инвариантности

Принцип относительности

Принцип относительности - категория диалектики, которая раскрывает временную физическую теорию пространства и времени.

Содержание принципа относительности: «никакие опыты (механические, электрические, оптические), проведенные в данной инерциальной системе отсчета, не дают возможности обнаружить, покоиться ли эта система или движется равномерно и прямолинейно; все законы' природы инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной системы к другой».

Из общей теории относительности следуют новые пространственно временные представления, например такие как, относительность длин и промежутков времени, относительность одновременности событий. При переходе к космическим масштабам геометрия пространства – времени может изменяться от одной области к другой в зависимости от концентрации масс в этих областях и их движения.

Инвариантность – неизменность какой-либо величины при изменении физических условий (процессов) или по отношению к некоторым внешним преобразованиям в зависимости от смещения объекта во времени и пространстве.

Принцип инвариантности относительно сдвигов объекта в пространстве и времени является важным в понимании законов природы. Принцип инвариантности – смещение во времени и пространстве не влияет на протекание физических процессов. Инвариантность непосредственно связана с симметрией, представляющей собой сравнительное постоянство структурности материального объекта относительно его преобразований.

Принцип симметрии – категория диалектики, которая определяет степень устойчивости систем во времени и пространстве. Принцип симметрии в настоящее время рассматривается на основе использования теоремы Нетер, которая в 1918 году доказала фундаментальную теорему, носящую теперь ее имя. Эта теорема утверждает, что существование любой конкретной симметрии – в пространстве – времени, степенях свободы элементарных частиц и физических полей – приводит к соответствующему закону сохранения, причем из этой же теоремы следует и конкретная структура сохраняющейся величины.

Согласно этой теоремы, из инвариантности относительно сдвига во времени – сдвиговая симметрия – (что выражает физическое свойство равноправия всех моментов времени – однородность времени) следует закон сохранения энергии; относительно пространственных сдвигов (свойство равноправия всех точек пространства – однородность пространства) – закон сохранения импульса или количества движения; относительно пространственного вращения – осевая симметрия (свойство равноправия всех направлений в пространстве – изотропность пространства) – закон сохранения момента количества движения и другие (электрический заряд, обобщенный закон движения центра масс релятивистской системы), подчиняющиеся законам сохранения.

Теорема дает наиболее простой и универсальный метод получения законов сохранения в классической и квантовой механике, теории поля и т.д. Особенно важное значение имеет теорема Нетер в квантовой теории поля, где законы сохранения, вытекающие из существования определенной группы симметрии, являются часто основным источником информации о свойствах изучаемых объектов.

Свойства симметрии относятся к числу самых основных, коренных свойств физических систем. Большая часть теории элементарных частиц построена на анализе именно этих свойств. Понятия частицы и античастицы, идеи, связанные с проблемами четности, обратимости времени, и многое другое – в основе всего этого лежат представления о симметрии, о математической формулировке конкретных симметрий. В этом смысле современная физика идет по пути, проложенному геометрией.

Дата добавления: 2014-11-29