Фундаментальный принцип симметрии. Фундаментальные законы сохранения
Фундаментальный принцип симметрии. Фундаментальные законы сохранения - раздел Образование, КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Краткие Определения Симметрии, Асимметрии И Диссимметрии Нами Были Приведены ...
Краткие определения симметрии, асимметрии и диссимметрии нами были приведены в лекции №3 (3.4).
Важнейший результат фундаментальности принципа симметрии в теоретической физике связан с именем выдающейся женщины-математика Амалии Эмми Нетер (Noether) (1882-1935).
В 1918 г. Нетер доказала фундаментальную теорему, которая 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. Из теоремы Нетер, в частности, следуют:
- из инвариантности относительно сдвига во времени (сдвиговая симметрия, выражающая физическое свойство равноправия всех моментов времени, однородность времени) – закон сохранения энергии;
- из инвариантности относительно пространственных сдвигов (свойство равноправия всех точек пространства, однородность пространства) – закон сохранения импульса или количество движения;
- из инвариантности относительно пространственного вращения (осевая симметрия, свойство равноправия всех направлений в пространстве, изотропность пространства) – закон сохранения момента импульса или момента количества движения.
Законы сохранения энергии, импульса и момента импульса, как и законы Ньютона, выполняются в любых инерциальных системах отсчета. Другими словами, эти законы удовлетворяют механическому принципу относительности.
С законами сохранения энергии, импульса и момента импульса взаимосвязаны идеи, принципы и законы механики. Однако, их особая роль не ограничивается механистической картиной мира, видоизменяясь в конкретных проявлениях. Включая в себя новые представления о материи, движении и взаимодействии, законы сохранения энергии, импульса и момента импульса входят в электромагнитную и квантово-полевую картины мира, приобретая фундаментальный характер.
При этом к принципу симметрии Э. Нетер добавился принцип П. Кюри, согласно которому, когда несколько различных явлений природы накладываются друг на друга, образуя одну систему, то их диссимметрии (понижения симметрии) складываются.
Объединяя оба принципа симметрии, можно кратко их сущность выразить так: «Симметрия задает фундаментальные законы сохранения, диссимметрия творит явление», в частности, путем объединения системной структуры материальных объектов с их взаимодействиями, а также в современной эволюционной картине мира, задавая ее как адаптационное, так и особенно явно скачкообразное развитие и самоорганизацию.
Если в рамках физических картин мира можно увеличить число фундаментальных законов сохранения, в частности, за счет законов сохранения электрического, барионного и лептонного зарядов, то в астрофизике диссимметрия привела к полной асимметрии вещества и антивещества. Более того в природе асимметрия встречается достаточно часто. Отметим только некоторые яркие примеры: биологические молекулы асимметричны; асимметрия вещества над антивеществом; слабые взаимодействия могут нарушать как обращение времени, так и отражение пространства, т.е. обратимость времени и симметричность: «право» - «лево». В макро- и мегамире сама эволюционная «стрела времени» необратима, т.е. задается триадой: «рождение – развитие – гибель».
Следуя Р. Фейнману, мы можем сказать, что истинное объяснение приблизительной симметрии мира состоит в следующем: «боги (явления природы – вставка наша) сотворили свои законы только приблизительно симметричными, чтобы мы не завидовали их совершенству!»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ... ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ...
Научный метод познания
Терминологическое определение науки буквально означает знание. Наука- исторически сложившаяся форма человеческой деятельности, направленная на познание и преобразование действительности. Итак, наук
Основные идеи и понятия общего естествознания
Панорама современного естествознания, фрагментарно отраженная в схемах 14, 15, 16, 19-22 явно указывает на взаимодействующие процессы в познании Природы. С одной стороны, происходит дифференциация
Общие представления о гипер-, мега-, макро-, микро-, гипомирах
При изучении объектов материального мира, их движения и взаимодействия вводят понятие состояния, включающего как сам объект, так и его окружение.
При этом в классическом естествознании рас
Концепция пространственно-временных отношений. Физический вакуум
Абстрактно-математическое описание пространственно-временных отношений фактически оформляется только в механистической картине мира. Ньютон вводит абсолютное («божественное») пространство как таков
Процессы в микромире. Элементы ядерной физики
Если свойства и квантовая физика атомов раскрывались путем изучения испускания и поглощения ими фотонов, а также линейчатых спектров атомов, то свойства ядер путем изучения радиоактивных излучений
Учение о составе вещества
Учение о составе включает в себя проблемы химического элемента и химического соединения. Первая модель «химического элемента» была введена в XVII в. Р. Бойлем, как предельного “простого вещества”,
Структурная химия
«Структурная химия» - термин условный. Речь идет об уровне развития химических знаний, при котором особую роль играет понятие «структура химического соединения», а также структура молекул.
Проблемы учения о химических процессах
Способность к взаимодействию различных реагентов определяется не только их атомно-молекулярной структурой, но и условиями протекания химических реакций. К условиям протекания химических процессов о
Субстратный подход.
Отличительная черта субстратного подхода состоит в исследовании вещественной основы биологических систем, т.е. определённого состава элементов – органогенов и определённой структуры входящих в живо
Функциональный подход
Отличительная черта функционального подхода состоит в исследовании процессов самоорганизации предбиологических систем, выявлении законов, которым подчиняются такие процессы.
Теория самораз
Основные гипотезы («теории») происхождения жизни
Антропный принцип, который задает фрактальную структуру стрел времени, завоевал прочное место в постклассической науке. Само понятие жизни, например, Э. Шредингер связал с общеизвестной термодинами
Структурные уровни биологической организации материи на Земле
Структурные уровни организации живой материи имеют достаточно сложную, многоуровневую систему. Мы выделим четыре главных структурных уровня биологической организации материи и в соответствие со стр
Генетика и эволюция
Генетика возникла при изучении онтогенетического уровня. Генетика (от греч. genetic-происхождение) – наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.
План лекции
1. Человек как особый уровень организации живой материи. Феномен человека "как существа трёхстороннего - биосоциокультурного".
2. Концепции биосферы, ноосферы и экологии.
Концепции экологии
Концепции ноосферы и биосферы все теснее переплетаются в концепциях экологии. Господствующий до конца XX столетия экономический императив все чаще заменяется экологическим. На наш взгляд правильней
С Е М Е С Т Р (36 часов)
1. Вводное занятие: Концепция измерения в классическом и неклассическом естествознании (2 ч.).
2. Практическая работа: Определение времени реакции человека на сигнал (световой и звуковой)
ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ № 1
1.1 Предмет и задачи учебного курса «Концепции современного естествознания».
1.2 Интеллектуальная сфера культуры и её связь с современным естествознанием.
1.3 Науч
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов