СИММЕТРИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ |
Законы, управляющие
явлениями природы, не зависят от
состояния движения системы координат,
по отношению к которой эти явления
наблюдаются, если эта система движется
без ускорения.
А. Эйнштейн Указанная связь может
быть сформулирована следующим образом. 1. Закон
сохранения импульса есть следствие
однородности пространства, или, иначе
говоря. Следствие инвариантности
физических законов по отношению к
переносам в пространстве. Импульс может
быть, таким образом, определен как
физическая величина, сохранение которой
есть следствие указанной симметрии
физических законов. 2. Закон сохранения
момента импульса есть следствие
изотропности пространства, или,
иначе говоря, следствие инвариантности
физических законов по отношению к
поворотам в пространстве. Момент
импульса — физическая величина, сохранение
которой есть следствие указанной
симметрии физических законов. 3.
Закон сохранения энергии есть
следствие однородности времени, или,
иначе говоря, следствие инвариантности
физических законов по отношению к
переносам во времени. Энергия —
физическая величина, сохранение которой
есть следствие указанной симметрии
физических законов. Трехмерность
пространства предопределяет векторную
природу импульса и момента импульса;
законы сохранения импульса и момента
импульса — векторные законы. Одномерность
времени предопределяет скалярную
природу энергии и соответствующего
закона сохранения. Связь законов
сохранения с пространственно-временной
симметрией физических законов
означает, что сам по себе ход времени или
перемещение и поворот в пространстве не
могут вызвать изменения физического
состояния системы. Для этого необходимо
взаимодействие данной системы с другими
системами.
Симметрия физических законов
относительно преобразований Лоренца (относительно
перехода из одной инерциальной системы
отсчета в другую) - один из наиболее
ярких примеров подобного типа симметрии.
Если законы, устанавливающие
соотношения между величинами,
характеризующими физ. систему, или
определяющие изменение этих величин со
временем , не меняются при определённых
операциях (преобразованиях), которым
может быть подвергнута система, то
говорят, что эти законы обладают
симметрией (или инвариантны)
относительно данных преобразований. В
математическом отношении
преобразования симметрии составляют группу.
Опыт показывает, что физические
законы симметричны относительно
следующих наиболее общих
преобразований.
а).
Непрерывные преобразования 1. Перенос
(сдвиг) системы как целого в
пространстве. 2. Поворот
системы как целого в пространстве. 3. Изменение
начала отсчёта времени (сдвиг во времени). 4. Переход
к системе отсчёта, движущейся
относительно данной системы с
постоянной (по направлению и величине)
скоростью. 5. Калибровочные
преобразования. 6. Изотопическая
инвариантность сильных взаимодействий.
б). Дискретные
преобразования. 1. Пространственная
инверсия. 2. Преобразование
замены всех частиц на античастицы (зарядовое
сопряжение, симметрии). 3. Последовательное
проведение (произведение)
преобразований инверсии и зарядового
сопряжения. 4. Преобразование
изменения знака времени. 5. Произведение
трёх преобразований: зарядового
сопряжения симметрии, инверсии Р
и обращения времени Т
. 6. Преобразование перестановки одинаковых частиц. |