logo
ксе(с 1 по 20)

19. Принципы симметрии

Пространственно-временные (геометрические или внешние).

Основная характерная черта физических законов – то, что они основаны на симметриях. Симметричным является объект, который в результате определенных изменений или преобразований остается неизменным, инвариантным.

Огромное значение законов сохранения и принципов симметрии состоит в том, что на них можно опираться при построении фундаментальных физических теорий, они демонстрируют единство материального мира.

Законы физики можно преобразовывать так, что при этом их структура остается неизменной, симметричной. Принципы симметрии долгое время существовали в неявном виде.

Среди пространственно-временных принципов симметрии можно выделить следующие:

  1. Сдвиг системы отсчета не меняет физических законов, т.е. все точки пространства равноправны. Это означает однородность пространства.

  2. Поворот системы отсчета пространственных координат оставляет физические законы неизменными, т.е. все свойства пространства одинаковы по всем направлениям, иными словами пространство – изотропно.

  3. Сдвиг во времени не меняет физических законов, т.е. все моменты времени объективно равноправны. Время однородно. Это означает, что можно любой момент времени взять за начало отсчета.

Этот принцип означает закон сохранения энергии, который основан на симметрии относительно сдвигов во времени.

Период колебаний маятника «ходиков» не изменится, если отсчитать его в полдень или в полночь, т.е. законы физики не зависят от выбора начала отсчета времени.

Законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Этот принцип относительности является основным постулатом специальной теории относительности (СТО) А. Эйнштейна.

В соответствии с принципом симметрии можно произвести переход в другую систему отсчета, движущуюся относительно данной системы с постоянной по величине и направлению скорости. Например, можно перейти из вагона поезда в машину, если уравнять их скорости.

  1. Зеркальная симметрия природы – отражение пространства в зеркале – не меняет физических законов. Фундаментальные физические законы не меняются при обращении знака времени. Необратимость, существующая в макромире, имеет статистическое происхождение и связана с неравновесным состоянием Вселенной.

  2. Замена всех частиц на античастицы не влияет на физические законы, не меняет характера процессов природы.