Симметрия и законы сохранения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Понятие симметрии

2. Принципы симметрии

3. Законы сохранения

Вывод

Ресурсы

Введение

Принципы симметрии… Законы сохранения.… Как это порой сложно понять! Однако в той или иной степени представление о симметрии есть у всех людей, так как этим свойством обладают самые разные предметы, играющие важную роль в повседневной жизни.

Более того, в силу самых разных причин и соображений многим творениям человеческих рук умышленно придается симметричная форма. Возможно, наиболее симметричным продуктом деятельности человека является мяч, который выглядит всегда одинаково, как бы его ни поворачивали.

В природе симметрия также встречается в изобилии. Снежинка обладает удивительнейшей гексагональной симметрией. Кристаллы также имеют характерные геометрические формы. Падающая дождевая капля имеет форму идеальной сферы и, замерзая, превращается в ледяной шарик - градину.

Другой вид симметрии, часто наблюдаемый в природе и в созданных человеком вещах, - так называемая зеркальная симметрия.

Человеческое тело приближенно обладает зеркальной симметрией относительно вертикальной оси. Многие архитектурные сооружения, например, арки или соборы, обладают зеркальной симметрией.

Симметрии, соответствующие вращению или отражению, наглядны и радуют глаз, но они не исчерпывают весь запас симметрий, существующих в природе. Исследуя математическое описание той или иной физической системы, физики открывают время от времени новые и неожиданные формы симметрии. Они достаточно тонко «запрятаны» в математическом аппарате и совсем не видны тому, кто наблюдает саму физическую систему.

Именно принципы той самой симметрии я изложу в своём реферате.

1. Понятие симметрии

Симметрия в физике - это свойство физических величин, детально описывающих поведение систем, оставаться неизменными (инвариантными) при определенных преобразованиях, которым могут быть подвергнуты входящие в них величины.

Фактически, во многих случаях законы сохранения просто вытекают из принципов симметрии. Но понятие симметрии можно расширить, включив в него более абстрактные понятия, никак не связанные с геометрией. Например, одна из симметрий связана с работой, совершенной при подъеме тела. Затрачиваемая энергия зависит от разности высот, которую. требуется преодолеть при этом. Но энергия не зависит от абсолютной высоты: безразлично, измеряются высоты от уровня моря или от уровня суши - важна только разность высот. Следовательно, существует симметрия относительно выбора начала отсчета высот. Этот пример - иллюстрация того, что физики называют калибровочными симметриями, связанными с изменениями масштаба. Все симметрии, которые связаны с законами микромира, являются калибровочными.

Приведенные нами описания различных типов симметрии дают нам достаточно оснований говорить о громадной роли принципа симметрии в современной физике.

2. Принципы симметрии

Принципы симметрии тесно связаны с законами сохранения физических величин - утверждениями, согласно которым численные значения некоторых физических величин не изменяются со временем в любых процессах или в определенных классах процессов.

1.Принцип соответствия

Этот принцип был в явной форме сформулирован Н. Бором в 1923 г. Идея Бора состояла в том, что поскольку законы классической механики подтверждаются с большой точностью в широкой области явлений. В общей форме этот принцип формулируется так: теории, справедливость которых была экспериментально установлена для определенной группы явлений, с построением новой теории не отбрасываются, но сохраняют свое значение для прежней области явлений как предельное выражение законов новых теорий.

Принцип соответствия представляет собой конкретное выражение в физике диалектики соотношения абсолютной и относительной истин. Одновременно принцип соответствия выражает объективную ценность физических теорий. Новые теории не отрицают старых именно потому, что старые теории с определенной степенью приближения отражают объективные закономерности природы.

2.Принцип дополнительности

Еще один физический принцип - принцип дополнительности - возник из попыток осознать причину появления противоречивых наглядных образов, которые приходится связывать с объектами микромира Н.Бором. Таким образом, всем микрообъектам присущ корпускулярно-волновой дуализм.

Согласно принципу дополнительности Бора, для полного описания квантово-механических явлений необходимо применять два взаимоисключающих (дополнительных) набора классических понятий (частиц и волн). Только совокупность таких понятий дает исчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных.

Принцип дополнительности является результатом философского осмысления новой необычной физической теории -квантовой механики. Он выражает на макроскопическом уровне один из основных законов диалектики - закон единства противоположностей.

Частным выражением принципа дополнительности является соотношение неопределенностей Гейзенберга.

3.Принцип суперпозиции

Этот принцип также имеет важное значение в физике и особенно - в квантовой механике. Принцип суперпозиции (наложения) - это допущение, согласно которому результирующий эффект представляет собой сумму эффектов, вызываемых каждым воздействующим явлением в отдельности. Одним из простых примеров является правило параллелограмма, в соответствии с которым складываются две силы, воздействующие на тело. Принцип суперпозиции выполняется лишь в условиях, когда воздействующие явления не влияют друг на друга.

В микромире, наоборот, принцип суперпозиции - фундаментальный принцип, который наряду с принципом неопределенности составляет основу математического аппарата квантовой механики. В квантовой теории принцип суперпозиции лишен наглядности, характерной для классической механики, так как в квантовой теории в суперпозиции складываются альтернативные, с классической точки зрения, исключающие друг друга состояния.

В релятивистской квантовой теории, предполагающей взаимное превращение частиц, принцип суперпозиции должен быть дополнен принципом суперотбора. симметрия физика свойство

3. Законы сохранения

1. При всех превращениях элементарных частиц сумма электрических зарядов частиц остается неизменной. В этом состоит закон сохранения электрического заряда.

2. Ядерное вещество всегда сохраняется, так как разность между числом тяжелых сильно взаимодействующих частиц (барионов) и числом их античастиц не изменяется при любых процессах

3.Разность числа лептонов и антилептонов не изменяется при превращении элементарных частиц. В этом состоит закон сохранения лептонного заряда.

Законы симметрии имеют однозначный, динамический характер, не допускающий какого-либо статистического разброса для значений сохраняющихся физических величин. Таким образом, они должны рассматриваться как динамические элементы в статистической картине мира, и поэтому - дополняются другими законами, о которых наука предпочитает не упоминать.

Вывод

В своём реферате я познакомила вас с принципами симметрии и законами её сохранения. Пришло время подвести итог моим исследованиям. Я пришла к выводу, что сегодня математическое исследование, основанное на анализе симметрии, также может стать источником выдающихся достижений в физике. Даже если заложенные в математическом описании симметрии трудно или невозможно представить себе наглядно физически, они могут указать путь к выявлению новых фундаментальных принципов природы. Поиск новых симметрий стал главным средством, помогающим физику в наши дни продвигаться к более глубокому пониманию мира.

Таким образом, симметрии, их принципы и законы сохранения помогают науке продвигаться дальше, брать новые высоты и переходить на более продвинутый уровень. Я уверена, что наука не остановится на достигнутом, и с помощью симметрии изучит ещё что-нибудь новое и полезное.

Ресурсы

1. Андреев Э.П. Пространство микромира. М., 1969.

2. Готт B.C. Философские вопросы современной физики. М., 1988.

3. Гудков Н.А. Идея «великого синтеза» в физике. Киев, 1990.

4. Девис П. Суперсила. М., 1989.

5. Пахомов Б.Я. Становление современной физической картины мира. М,1985.

6. Философские проблемы естествознания. М., 1985. 7.www.wikipedia.org

Размещено на Allbest.ru