сохранения законы

СОХРАНЕНИЯ ЗАКОНЫ - физ. закономерности, согласно к-рым численные значения нек-рых физ. величин не изменяются со временем в любых процессах или в определ. классе процессов. Полное описание физ. системы возможно лишь в рамках динамич. законов, к-рые детально определяют изменение состояния системы с течением времени. Однако во мн. случаях динамич. закон для данной системы неизвестен или слишком сложен. В такой ситуации С. з. позволяют сделать нек-рые заключения о характере поведения системы. Важнейшими С. з., справедливыми для любых изолиров. систем, являются законы сохранения энергии, импульса, угл. момента, электрич. заряда. Кроме всеобщих существуют С. з., справедливые лишь для огранич. классов систем и явлений.

Большую роль С. з. играют в квантовой теории, в частности в теории элементарных частиц. С. з. определяют отбора правила ,согласно к-рым реакции с частицами, к-рые привели бы к нарушению С. з., не могут осуществляться в природе. В дополнение к перечисленным С. з., имеющимся и в физике макроскопич. тел, в теории элементарных частиц возникло много специфич. С. з., позволяющих интерпретировать наблюдаемые на опыте правила отбора. Таков, напр., закон сохранения барионного числа, выполняющийся с очень высокой точностью во всех видах фундам. взаимодействий. Существуют и приближённые С. з., выполняющиеся в одних процессах и нарушающиеся в других. Такие С. з. имеют смысл, если можно указать класс процессов, в к-рых они выполняются. Напр., законы сохранения странности, изотопического спина, пространственной чётности строго выполняются в процессах, протекающих за счёт сильного взаимодействия, но нарушаются в процессах слабого взаимодействия. Эл--магн. взаимодействие нарушает закон сохранения изотопич. спина. Т. о., исследования элементарных частиц вновь напомнили о необходимости проверять существующие С. з. в каждой области явлений. Так, считавшийся абсолютно строгим закон сохранения барионного числа на основании теоретич. аргументов подвергается сомнению. Проводятся сложные эксперименты, имеющие целью обнаружить возможные слабые нарушения этого закона.

С. з. тесно связаны со свойствами симметрии физ. систем. При этом симметрия понимается как инвариантность физ. законов относительно нек-рой группы преобразований входящих в них величин. Наличие симметрии приводит к тому, что для данной системы существует сохраняющаяся физ. величина (см. Нётер теорема ).Т. о., если известны свойства симметрии системы, можно найти для неё законы сохранения, и наоборот.

Как отмечалось, законы сохранения энергии, импульса, угл. момента обладают всеобщностью. Это обусловлено тем, что соответствующие симметрии можно рассматривать как симметрии пространства-времени (мира), в к-ром движутся материальные тела. Так, сохранение энергии связано с однородностью времени, т. е. с инвариантностью физ. законов относительно изменения начала отсчёта времени; сохранение импульса и момента связаны соответственно с однородностью пространства (инвариантность относительно пространственных сдвигов) и изотропностью пространства (инвариантность относительно вращений пространства). Поэтому проверка механич. С. з. есть проверка соответствующих фундам. 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 чётность. Однако в 1957 было экспериментально обнаружено несохранение чётности в слабом взаимодействии, поставившее вопрос о пересмотре взглядов на глубокие свойства геометрии мира.

В связи с развитием теории гравитации (см. Тяготение)намечается дальнейший пересмотр взглядов на симметрии пространства-времени и фундаментальные С. з. (в частности, на законы сохранения энергии и пульса).

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Механика, 4 изд., М., 1988; Фейнман Р., Характер физических законов, пер. с англ., М., 1968; В и г н е р Е., Этюды о симметрии, пер. с англ., М., 1971. М. В. Менский.

   <<      Предметный указатель      >>