Симметрии принципы

СИММЕТРИИ ПРИНЦИПЫ - фундаментальная черта законов физики, заключающаяся в неизменности этих законов при определенных преобразованиях. Иначе симметрию законов называют инвариантностью. Например, перенос системы как целого в пространстве не приводит к изменению физических законов. Не приводят к изменениям ни поворот системы, ни сдвиг во времени, ни переход к другой системе отсчета, которая движется относительно первой с постоянной скоростью.

Для современной физики понятие симметрии является узловым. Значение этого понятия состоит в том, что с его помощью удается разобраться в сложной мозаике физических явлений и свести все многообразие физического мира к сравнительно небольшому количеству формальных теоретических соотношений. Опыт показывает, что в природе существует большое количество разнообразных преобразований, относительно которых физические законы остаются симметричными. Помимо уже упомянутых непрерывных преобразований пространства — времени, это их дискретные преобразования, например, замена частиц античастицами, симметрия относительно перестановки одинаковых частиц и др.

В 1918 г. немецкий математик Эмми Нётер доказала фундаментальную теорему, которая устанавливает связь между свойствами симметрии физической системы и законами сохранения. Теорема Нётер утверждает, что каждому преобразованию симметрии, которое характеризуется одним непрерывно изменяющимся параметром, соответствует величина, сохраняющая постоянство во времени. Например, из симметрии физических законов относительно сдвига изолированной системы в пространстве и во времени, а также ее поворота как целого следуют три фундаментальных закона сохранения — импульса, момента количества движения и энергии. Свойство симметрии проявляется в строении твердых тел. Симметрия кристаллов — это их свойство совмещаться с самими собой при поворотах, отражениях и параллельных переносах. Это свойство кристаллов объясняется симметрией их атомной структуры.

В физике адронов — протонов, нейтронов и других частиц, участвующих в сильных взаимодействиях, — фундаментальную роль играет цветовая симметрия. Базовые структурные элементы внутреннего строения адронов — кварки, связь между которыми обеспечивается глюонами. Взаимодействие кварков с глюонным полем является микро-скопической основой сильных взаимодействий и описывается квантовой хромодинамикой. Основное квантовое число этой теории — цвет (название условное). Источниками сильных взаимодействий являются цветовые заряды, а их переносчиками - глюоны (от англ. glue — клей). Поскольку глюоны сами несут цветовые заряды, цветная сила, удерживающая кварки внутри адронов, подобна резиновому шнуру — она не ослабляется, а увеличивается с расстоянием. Эта сила не позволяет кваркам существовать вне адронов как свободным частицам.

Литература:

Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. М., 1988.

Словарь философских терминов. Научная редакция профессора В.Г. Кузнецова. М., ИНФРА-М, 2007, с. 500-501.

Яндекс.Метрика