Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Сохранения законы

Сохранения законы (далее С) физические закономерности, согласно которым численные значения некоторых физических величин не изменяются со временем в любых процессах или в определенном классе процессов. Полное описание физической системы возможно лишь в рамках динамических законов, которые детально определяют эволюцию системы с течением времени. Однако во многих случаях динамический закон для данной системы неизвестен или слишком сложен. В такой ситуации С позволяют сделать некоторые заключения о характере поведения системы. Важнейшими С, справедливыми для любых изолированных систем, являются законы сохранения энергии, количества движения (импульса), момента количества движения и электрического заряда. Кроме всеобщих, существуют С, справедливые лишь для ограниченных классов систем и явлений.

  Идея сохранения появилась сначала как чисто философская догадка о наличии неизменного, стабильного в вечно меняющемся мире. Еще античные философы-материалисты пришли к понятию материи — неуничтожимой и несотворимой основы всего существующего (Анаксагор, Эмпедокл, Демокрит, Эпикур, Лукреций). С другой стороны, наблюдение постоянных изменений в природе приводило к представлению о вечном движении материи как важнейшем ее свойстве (Фалес, Анаксимандр, Анаксимен, Гераклит Эфесский, Левкипп, Демокрит). С появлением математической формулировки механики на этой основе появились законы сохранения массы (М. В. Ломоносов, А. Лавуазье) и механической энергии (Г. Лейбниц). Затем Ю. Р. Майером, Дж. Джоулем и Г. Гельмгольцем был экспериментально открыт закон сохранения энергии в немеханических явлениях. Т. о., к середине 19 в. оформились законы сохранения массы и энергии, которые трактовались как сохранение материи и движения.

  Однако в начале 20 в. оба эти С подверглись коренному пересмотру в связи с появлением специальной теории относительности (см. Относительности теория), которая заменила классическую, ньютоновскую, механику при описании движений с большими (сравнимыми со скоростью света) скоростями. Оказалось, что масса, определяемая по инерционным свойствам тела, зависит от его скорости и, следовательно, характеризует не только количество материи, но и ее движение. С другой стороны, и понятие энергии подверглось изменению: полная энергия (Е) оказалась пропорциональной массе (m), согласно известному соотношению Эйнштейна Е = mс2 (с — скорость света). Т. о., закон сохранения энергии в специальной теории относительности естественным образом объединил законы сохранения массы и энергии, существовавшие в классической механике; по отдельности эти законы не выполняются, т. е. невозможно охарактеризовать количество материи, не принимая во внимание ее движения.

  Эволюция закона сохранения энергии показывает, что С, будучи почерпнуты из опыта, нуждаются время от времени в экспериментальной проверке и уточнении. Нельзя быть уверенным, что данный закон или его конкретная формулировка останутся справедливыми всегда, несмотря на расширение пределов человеческого опыта. Закон сохранения энергии интересен еще и тем, что в нем теснейшим образом переплелись физика и философия. Этот закон, все более уточняясь, постепенно превратился из неопределенного и абстрактного философского высказывания в точную количественную формулу. Другие С возникали сразу в количественной формулировке. Таковы законы сохранения импульса, момента количества движения, электрического заряда, многочисленные законы сохранения в теории элементарных частиц. В современной физике С — необходимая составная часть рабочего аппарата.

  Большую роль С играют в квантовой теории, в частности в теории элементарных частиц. Например, С определяют отбора правила, согласно которым некоторые реакции с элементарными частицами (именно те, которые привели бы к нарушению С) не могут осуществляться в природе. Кроме С, имеющихся и в физике макроскопических тел (сохранение энергии, импульса, момента, электрического заряда), в теории элементарных частиц возникло много специфических С, позволяющих объяснить экспериментально наблюдаемые правила отбора. Таковы законы сохранения барионного заряда и лептонного заряда, являющиеся точными, т. е. выполняющимися во всех видах взаимодействий, во всех процессах. Кроме точных, в теории элементарных частиц существуют и приближенные С, выполняющиеся в одних процессах и нарушающиеся в других. Такие С имеют смысл, если можно точно указать класс процессов и явлений, в которых они выполняются. Примером приближенных С являются законы сохранения странности (или гиперзаряда), изотопического спина (см. Изотопическая инвариантность), четности. Все эти законы строго выполняются в процессах, протекающих за счет сильных взаимодействий (с характерным временем 10-23—10-24 сек), но нарушаются в процессах слабых взаимодействий (характерное время которых примерно 10-10 сек). Электромагнитные взаимодействия нарушают закон сохранения изотопического спина. Т. о., исследования элементарных частиц вновь напомнили о необходимости проверять существующие С в каждой области явлений.

  С тесно связаны со свойствами симметрии физических систем. При этом симметрия понимается как инвариантность физических законов относительно некоторых преобразований входящих в них величин (см. Симметрия в физике). Наличие симметрии приводит к тому, что для данной системы существует сохраняющаяся физическая величина (см. Нетер теорема). Т. о., если известны свойства симметрии системы, можно найти для нее законы сохранения, и наоборот.

  Как уже было сказано, С механических величин (энергии, импульса, момента) обладают всеобщностью. Это связано с тем, что соответствующие симметрии можно рассматривать как симметрии пространства-времени (мира), в котором движутся материальные тела. Так, сохранение энергии связано с однородностью времени, т. е. с инвариантностью физических законов относительно изменения начала отсчета времени (сдвигов во времени). Сохранение импульса и момента количества движения связано соответственно с однородностью пространства (инвариантность относительно пространственных сдвигов) и изотропностью пространства (инвариантность относительно вращений пространства). Поэтому проверка механических С есть проверка соответствующих фундаментальных свойств пространства-времени. Долгое время считалось, что, кроме перечисленных элементов симметрии, пространство-время обладает зеркальной симметрией, т. е. инвариантно относительно пространственной инверсии. Тогда должна была бы сохраняться пространственная четность. Однако в 1957 было экспериментально обнаружено несохранение четности в слабых взаимодействиях, поставившее вопрос о пересмотре взглядов на глубокие свойства геометрии мира.

  В связи с развитием теории тяготения намечается дальнейший пересмотр взглядов на симметрии пространства-времени и фундаментальные С (в частности, законы сохранения энергии и импульса).

  М. Б. Менский.

 


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 12.06.2021 18:07:29
17:32 Власти Москвы оценили возможность введения пропускного режима
17:29 Фотография лидеров на саммите G7 стала мемом
17:21 Главный защитник российского бизнеса оценил указ Собянина о длинных выходных
16:55 Чиновника Минобрнауки арестовали по делу о хищении более 20 миллионов рублей
16:48 Путин раскрыл число привившихся от коронавируса россиян
16:42 В центре Гамалеи рассказали о влиянии индийского штамма на привитых от COVID-19
16:34 Раскрыта готовность двух первых «самых крутых» самолетов в мире
16:30 Сборная Хорватии откажется преклонять колено перед матчами Евро
16:25 Песков ответил на вопрос о возможном введении длинных выходных в России
Больше новостей
СегодняРоссия Собянин продлил нерабочие дни из-за коронавируса. Москвичи будут отдыхать с 15 по 19 июня
Сегодня «Умножая Россию саму на себя» Чем панельки и окраины российских городов привлекли всемирно известного фотографа?
СегодняИз жизни Пицца-убийца и педофил с сэндвичами: как реклама еды сводит людей с ума и заставляет браться за оружие
16:00 Собянин объяснил необходимость длинных выходных в Москве
16:16 Путин рассказал о последствиях второй прививки против коронавируса
15:58 Немецкий банк отказался кредитовать Белоруссию
СегодняСиловые структуры «Группа Зорге творила чудеса» Легендарный советский разведчик раскрыл планы Гитлера. Почему Сталин не спас его от казни?
11 июня 2021Россия «Это была чистой воды подстава» Бывший вице-президент России — о развале СССР, Ельцине и расстреле людей у Белого дома
15:54 В России испытали интраназальную вакцину от коронавируса среди детей
14:38 Итальянское ателье займётся разработкой российских снегоходов и мотовездеходов
15:48 Аршавин оценил образ Черчесова
СегодняПутешествия «Лучше, чем Сочи» Как россияне облюбовали Дубай и научились отдыхать там за 30 тысяч рублей в месяц?
11 июня 2021Мир «Всюду смерть, безумие и хаос» Истории людей, переживших самую смертоносную волну COVID-19 в Индии
15:39 Украинскому генералу понадобились ракеты для удара по Уралу
13:04 На Украине пассажир поезда умер после падения с верхней полки
15:18 Кремль оценил решение Байдена пообщаться с прессой отдельно от Путина
11 июня 2021Россия В Дагестане силовики разгромили убежище для жертв насилия. Искали девушку из Чечни, она пропала после задержания
10 июня 2021Культура Что немцу хорошо. Почему лидер Rammstein помешался на Советском Союзе и захотел стать «своим» для русских
15:09 Собянин сравнил статистику по COVID-19 в Москве с прошлогодними цифрами
15:10 Россиян предупредили о возможном появлении московского штамма COVID-19
12:33 Путин поздравил россиян с Днем России
11 июня 2021Интернет и СМИ «Мы, женщины, друг друга не любим» Как юмористки с ТНТ обещали говорить о проблемах женщин, но занялись их травлей
7 июня 2021Из жизни Сокровища бутлегера. Самый богатый гангстер Нью-Йорка перед смертью закопал миллионы долларов. Их ищут до сих пор
14:57 Боярский пообещал съесть свою шляпу в случае победы сборной России на Евро
14:58 В России раскритиковали «данное Богом» оружие Украины
14:40 Rolls-Royce показал уникальные часы для владельцев Boat Tail
11 июня 2021Дом Американский город уходит под землю: почему в этом виноваты его жители?
Сегодня Пристально изучаем новый Toyota Land Cruiser Видео: первый в России Land Cruiser 300 — стал ли он лучше?
14:50 Сестру Сергея Шойгу похоронили в Москве
14:33 Пассажир попытался открыть дверь самолета во время полета и попал на видео
14:42 Байден решил провести отдельную пресс-конференцию после встречи с Путиным
9 июня 2021 ПромоДары эпохи. Как правильно обустроить дом и перевернуть собственное представление о комфорте
10 июня 2021Бывший СССР «Наша цель — объединение нации» Почему в Казахстане решили оправдать пособников нацистов и обвинить Россию в геноциде?
14:25 Плющенко рассказал о значении денег в своей работе
14:23 Скульптуру «Писающего мальчика» в Брюсселе одели в костюм русского гвардейца
14:14 Дочь Мизулиной рассказала о растущей опасности соцсетей и интернета
11 июня 202169-я параллель Невероятный холод, опасные льды и смерть капитана: как Россия открывала для себя Северный морской путь
9 июня 2021Интернет и СМИ Блогер Хованский задержан по подозрению в призывах к терроризму Против него возбудили дело из-за песни про «Норд-Ост»
13:23 Лучшую российскую подлодку показали изнутри
14:39 Toyota запустила подписку на тюнинг
13:15 Путин рассказал об ответственности России как ведущей научной державы
10 июня 2021Из жизни «Тут каждый русский сам за себя» История российской пары, переехавшей в Испанию и увидевшей ее темную сторону
9 июня 2021Силовые структуры «Украина была для них раем» Воры в законе обещают убить Владимира Зеленского. Что стоит за их угрозами?
14:08 Раскрыты подробности задержания еще одного чиновника Минобрнауки
13:14 В Совфеде прокомментировали поздравление Блинкена с Днем России
13:38 Отдохнувший в Дубае россиянин раскрыл способы сэкономить на отпуске
11 июня 2021 Opel Crossland: (не)бюджетный кроссовер, с которым немцы возвращаются в Россию Каков Opel на наших дорогах?
9 июня 2021Наука и техника «Два солнца на небосводе светить не могут» Как и за что Сталин пытался уничтожить маршала Жукова
12:38 Умер шестикратный чемпион мира Игорь Железовский
13:21 Китайские ученые обнаружили 24 новых вида коронавируса у летучих мышей
12:15 27-летний Toyota Land Cruiser продадут на аукционе дороже нового
8 июня 2021Путешествия «Туристы едут сюда толпами» Как россиянка отправилась в Испанию и нашла там свое счастье
9 июня 2021Мир Африканский халифат. Как «Исламское государство» стало франшизой и почему окончательно победить террористов не удается?
12:56 Украина потратит военную помощь США на углубление совместимости с НАТО
12:07 Блогер разобрал Hyundai Creta и показал, почему она не стоит своих денег
12:35 Акцию «Бессмертный полк» в традиционном формате отменили
8 июня 2021Дом «Как прежде уже не будет» Россияне массово покидают квартиры ради жизни на природе. Как изменятся цены на дома?
9 июня 2021Ценности «Сначала обнаженные снимки, а потом — паранджа» Как дизайнеры и звезды оскорбляют миллионы людей и чем это опасно?
12:29 Вторую российскую вакцину признали халяльной
12:03 Российская семья пропала во время отдыха на озере
11:33 В Москве выявили максимум заражений коронавирусом c начала года
1 июня 2021 ПромоЗолотые умы. Как получить миллионы на развитие своего бизнеса и заработать в разы больше
11:18 Фура смяла автомобиль ДПС с двумя инспекторами в Подмосковье