Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Проявление закона сохранения импульса на различных структурных уровнях организации материи

Материалы по биологии и химии / Научная революция / Проявление закона сохранения импульса на различных структурных уровнях организации материи

Страница 1

Законы сохранения - физические закономерности, согласно которым численные значения некоторых физических величии 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 изменение состояния системы с течением времени. Однако во многих случаях динамический закон для данной системы неизвестен или слишком сложен. В такой ситуации законы сохранения позволяют сделать некоторые заключения о характере поведения системы. Важнейшими законами сохранения, справедливыми для любых изолированных систем, являются законы сохранения энергии, импульса, углового момента, электрического заряда. Кроме всеобщих существуют законы сохранения, справедливые лишь для ограниченных классов систем и явлений.

Большую роль законы сохранения играют в квантовой теории, в частности в теории элементарных частиц. Законы сохранения определяют правила отбора, согласно которым реакции с частицами, которые привели бы к нарушению законы сохранения, не могут осуществляться в природе. В дополнение к перечисленным законам сохранения, имеющимся и в физике макроскопических тел, в теории элементарных частиц возникло много специфических законов сохранения, позволяющих интерпретировать наблюдаемые на опыте правила отбора. Таков, например, закон сохранения барионного числа, выполняющийся с очень высокой точностью во всех видах фундаментальных взаимодействий. Существуют и приближённые законы сохранения, выполняющиеся в одних процессах и нарушающиеся в других. Такие законы сохранения имеют смысл, если можно указать класс процессов, в которых они выполняются. Например, законы сохранения странности, изотопического спина, пространственной чётности строго выполняются в процессах, протекающих за счёт сильного взаимодействия, но нарушаются в процессах слабого взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие нарушает закон сохранения изотопического спина. Таким образом, исследования элементарных частиц вновь напомнили о необходимости проверять существующие законы сохранения в каждой области явлений. Так, считавшийся абсолютно строгим закон сохранения барионного числа на основании теоретических аргументов подвергается сомнению. Проводятся сложные эксперименты, имеющие целью обнаружить возможные слабые нарушения этого закона.

Законы сохранения тесно связаны со свойствами симметрии физических систем. При этом симметрия понимается как инвариантность физических законов относительно некоторой группы преобразований входящих в них величин. Наличие симметрии приводит к тому, что для данной системы существует сохраняющаяся физическая величина. Таким образом, если известны свойства симметрии системы, можно найти для неё законы сохранения, и наоборот.

Как отмечалось, законы сохранения энергии, импульса, углового момента обладают всеобщностью. Это обусловлено 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 отсчёта времени; сохранение импульса и момента импульса связаны соответственно с однородностью пространства (инвариантность относительно пространственных сдвигов) и изотропностью пространства (инвариантность относительно вращений пространства). Поэтому, проверка механических законов сохранения 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 чётность. Однако в 1957 было экспериментально обнаружено несохранение четности в слабом взаимодействии, поставившее вопрос о пересмотре взглядов на глубокие свойства геометрии мира.