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 17.01.2022 04:42:16
04:16 Украинец предложил разместить на его участке базу НАТО
04:01 Снимок мужчины в рубашке не по размеру стал мемом в сети
03:55 Врач рассказал об опасности долгого сидения перед телевизором
03:52 Вдова Градского подала заявление через семь часов после ограбления из-за угроз
03:45 Диетолог перечислила вызывающие бессонницу продукты
03:42 В метро трех российских городов протестируют сеть 5G
03:30 Школы на Сахалине эвакуировали после сообщений о минировании
03:25 Скульптура русалочки в центре Москвы разозлила россиян
03:16 Беглый банкир Аблязов рассказал о центре координации протестов в Казахстане
03:11 КНДР выпустила неизвестный снаряд в сторону Японского моря
03:11 Миллионам россиян ограничили выезд за границу
03:10 Аналитик назвал условие для укрепления рубля к доллару
Больше новостей
СегодняРоссия «У тебя это как будто на лбу написано» Истории россиян, которые живут с психическими расстройствами
16 января 2022Интернет и СМИ ФСБ объявила о разгроме главной хакерской группировки планеты. Как «русские хакеры» обманули Трампа, Леди Гагу и Мадонну?
СегодняСиловые структуры «Меня бросили на пол и начали избивать» Россиянина нашли обезглавленным после пыток в полиции. Кто ответит за его смерть?
02:57 Российский инфекционист оценил идею ученых об изменении тестов на COVID-19
02:55 В сетях российских госучреждений обнаружили тысячи опасных уязвимостей
02:43 Вирусолог заявил о бессилии коллективного иммунитета против омикрон-штамма
СегодняПутешествия «На рынках покупают и рыбу, и женщин» Россиянин провел отпуск в Мексике. Чем его удивила латиноамериканская страна?
СегодняКультура Выжившие в девяностые. В прокате — первый за десять лет «Крик». Нужно ли его смотреть?
02:41 Экономисты назвали возможные последствия новых санкций США для рубля
02:34 Гинцбург предупредил о смертельном риске из-за «живой вакцины»
02:30 В Госдуме оценили идею отменить продажу алкоголя в выходные
16 января 2022Бывший СССР На своей земле. Почему север Казахстана называют казачьими землями и как там живут миллионы русских
16 января 2022Культура «Нужно было подвалить к богатому человеку и хапнуть» Заказуха, свобода и угар: жизнь российского телевидения в 1990-х
02:29 В Минфине назвали способы повысить размер будущей пенсии
02:23 В Госдуме захотели запретить суррогатным матерям рожать для иностранцев
02:22 Россияне признались в ностальгии по 90-м годам
16 января 2022Спорт «Это какое-то чудо!» Российские фигуристы выиграли все золото чемпионата Европы
16 января 2022Ценности Царская фамилия и имперские замашки. Что помешало «хозяину Ленинграда» Григорию Романову возглавить Советский Союз?
02:06 Раскрыты изменения к законопроекту о ковид-сертификатах
02:00 Раскрыт потенциал экспорта российского водорода до 2032 года
01:58 Задержанный за обещание бить русских оправдал свое поведение
16 января 2022Из жизни Утопия Ричетти. Как шахтер обиделся на всех и построил собственный мир в австралийской пещере
15 января 2022Силовые структуры «Друг другу мы были кровными братьями» Как телохранители Ельцина ныряли за ним в ледяную воду и разбавляли его водку
01:45 Адвокат оценил возможность инсценировки ограбления вдовы Градского
01:30 Спрогнозирован пик заболеваемости омикрон-штаммом в России
01:28 Нравы современных староверов заинтересовали россиян
15 января 2022Интернет и СМИ «Не могу в это поверить!» Американка обменяла заколку на дом. Как ей это удалось?
15 января 2022Культура Блудливая Калифорния. В прокате новый фильм режиссера «Нефти» и «Магнолии». Почему ему пророчат «Оскар»?
01:24 В Госдуме предложили компенсировать расходы на ЖКХ одной категории населения
01:20 Оценена живучесть омикрон-штамма на различных поверхностях
01:06 Блогерша разоблачила идеальную фигуру девушек в соцсетях и удивила фанатов
15 января 2022Среда обитания Забор спасения. Нью-Йорку грозит затопление: как американцы решили спасти город и построить вокруг него стены
15 января 2022Наука и техника Что ты такое? Лампочка-шпион, кусающийся робот и другие странные изобретения 2022 года
01:05 Песков заявил о постепенном вторжении НАТО на Украину
00:54 Большинство сербов выступили за изменения в конституции
00:45 Движение судов по Босфору восстановили
14 января 2022Наука и техника «Циркон», Су-57 и самый большой вертолет: какое оружие получит Россия в 2022 году
14 января 2022Мир «Проще НАТО распустить» Почему Россия и Запад не нашли общего языка на переговорах по безопасности и чем это грозит?
00:44 Российский боец UFC рассказал о трудностях жизни в США
00:41 Россияне рассказали о главных недостатках самого «страшного» района Москвы
00:37 В Казани водитель КамАЗа устроил дрифт на кольце
14 января 2022Интернет и СМИ «Хованский — смелый человек» Как MDK и миллионы пользователей сети поддерживают блогера после его выхода из СИЗО
14 января 2022Россия «Это чувство отравляет» Почему россияне постоянно испытывают вину? Отвечает социальный психолог
00:36 В США показали концепт эсминца с гиперзвуковым оружием
00:34 Блогер нашел брошенный кабриолет Aston Martin, покрытый плесенью
00:32 На автосалоне в Токио показали пятидверный Suzuki Jimny
14 января 2022Из жизни Величайшее сокровище в истории. Как на настоящем острове Робинзона Крузо искали загадочный легендарный клад
14 января 2022Культура «Америки, которую я люблю, больше нет» Зачем Шон Пенн снял кино об известном аферисте с самим собой в главной роли?
00:31 BMW разработает новые шести- и восьмицилиндровые моторы
00:30 Заблокировавший Босфор сухогруз попал на видео
00:25 Финляндия и Франция обсудили важность диалога с Россией
14 января 2022Спорт Новака Джоковича решили депортировать из Австралии. Главный теннисист мира может пропустить Australian Open
13 января 2022Бывший СССР «Забудьте про Назарбаева» Как операция российских военных в Казахстане изменит будущее республики и ее президента
00:13 Названы перспективы объединения хакеров и ОПГ
00:11 Российский актер прокомментировал смерть звезды сериала «Кухня»
00:03 Пациенты с психическими расстройствами описали жестокие методы российских врачей
13 января 2022Ценности «Тебе раздвигают ноги и достают нож» Как африканка в детстве пережила обрезание, бежала с родины и стала великой моделью
00:01 Похитившие 100 миллионов рублей у вдовы Градского скрылись на белом Mercedes
23:58, 16 января 2022 НАТО предложила России переговоры по безопасности в Европе
23:51, 16 января 2022 Сломавшийся сухогруз заблокировал Босфорский пролив
23:47, 16 января 2022 Раскрыта причина смерти звезды сериала «Кухня»
23:46, 16 января 2022 Возбуждено уголовное дело после вооруженного ограбления вдовы Градского
23:42, 16 января 2022 В Дании ослабили введенные из-за COVID-19 ограничения
23:31, 16 января 2022 В США заявили о начале новой холодной войны с Россией
23:28, 16 января 2022 Ученый предрек миру глобальный холод
23:27, 16 января 2022 Россиян возмутила новая навигация в московском метро
23:20, 16 января 2022 Во Франции раскрыли подход в отношениях с Россией
23:19, 16 января 2022 Овечкин сократил отставание от Ягра еще на одну шайбу
23:16, 16 января 2022 Россиянин пожаловался на Третьяковку из-за пропаганды ЛГБТ
23:13, 16 января 2022 Сбежавший в Британию бывший сотрудник КГБ и ФСБ пожаловался на угрозы
23:11, 16 января 2022 Назван повышающий риск развития деменции продукт
23:01, 16 января 2022 В РПЦ предупредили о вымогательствах денег на реставрацию храмов в Казахстане
22:55, 16 января 2022 В НАТО заявили о готовности обсуждать с Россией сокращение вооружений
22:48, 16 января 2022 Раскрыты подробности нападения на вдову Градского
22:44, 16 января 2022 Глава НАТО ответил на требования о выводе военных из стран альянса
22:41, 16 января 2022 Терапевт назвала неожиданный признак омикрон-штамма
22:35, 16 января 2022 Российский школьник умер на занятии по футболу
22:35, 16 января 2022 CША предупредили Россию об ответе в случае причастности к кибератакам на Украине
22:26, 16 января 2022 Три человека погибли в аварии с грузовиком в Воронежской области
22:22, 16 января 2022 Москвич начал поиски потерявшего свою сову мага
22:22, 16 января 2022 Российский боксер-чемпион рассказал о финансовой поддержке от Кадырова
22:21, 16 января 2022 В центре Багдада прогремели два взрыва
22:20, 16 января 2022 На Украине начали проверку аэропортов после сообщений о минировании
22:06, 16 января 2022 На Украине заявили о дискриминации русскоязычных граждан
22:00, 16 января 2022 Россиянка посоветовала родителям вшивать детям трекеры
21:55, 16 января 2022 Во Франции одобрили введение вакцинных пропусков
21:52, 16 января 2022 Сотрудник ООН погиб на горнолыжном курорте в Турции
21:46, 16 января 2022 Экономист спрогнозировал стабильность курса рубля в 2022 году
21:29, 16 января 2022 Пассажир московского метро упал на рельсы
21:28, 16 января 2022 Россиян развеселил снеговик-бородач из московского двора
21:20, 16 января 2022 Раскрыта личность захватившего заложников в синагоге Техаса
21:17, 16 января 2022 Байден назвал актом террора захват заложников в синагоге Техаса
21:15, 16 января 2022 В России назвали позорным решением депортацию Джоковича