Справочник от Автор24
Найди эксперта для помощи в учебе
Найти эксперта
+2

Связь законов сохранения с пространственно-временными преобразованиями

Законы сохранения занимают особое место среди остальных законов. Они являются фундаментом для любой физической теории. Истинность таких законов напрямую зависит от непротиворечивости самой теории, а роль этих законов в физике огромна.

Свойства пространства и времени

Если серьезно задуматься о таких понятиях, как пространство и время, то возникает множество вопросов, которые обсуждались во время развития естествознания.

Пространство и время считаются одной из самых важных форм бытия материи, без них существование материи невозможно. На земном шаре не существует материи, которая не обладает пространственно-временными свойствами. Таким образом, не существует такого пространства и времени, которые находятся в мире сами по себе или вне зависимости от материи.

Определение 1

Определение пространства звучит, как форма материи, которая характеризуется ее протяженностью, структурностью, а также взаимодействием её элементов в материальных системах. Это понятие выражает сосуществование, протяженность и структурность всех взаимодействующих объектов.

Время является последовательностью изменения состояний и длительности бытия различных объектов и процессов, а также внутренней связи состояний.

Сложные специфические процессы принимаются за единое целое и сопоставляются с иным процессом, таким как колебание маятника часов и движение часовой и минутной стрелок. Для определения отсчета времени используют процесс, который повторяется в определенных чертов, он выбирается за пример и согласно нему сопоставляют с более сложными видами процессов.

Замечание 1

Пространство и время являются противоположными, но взаимосвязанными и взаимодополняющими формами материи. Предметы имеют возможность существовать во времени, а также образовывать пространственные структуры. Каждая форма бытия считается образцом для условия следующей.

К тому же пространство и время наделены не только одинаковыми характеристиками, но и достаточно специфическими свойствами, относящиеся конкретно к пространству или времени. Таким образом, их можно рассматривать как отдельные объекты материи.

Наиболее общими свойствами считается структурность, трехмерность пространства, протяженность, необратимость времени и одномерность.

«Связь законов сохранения с пространственно-временными преобразованиями» 👇
Помощь эксперта по теме работы
Найти эксперта
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Помощь с рефератом от нейросети
Написать ИИ

Несмотря на то, что универсальность данных свойств не противоречит принципам материализма, положение невозможно обосновать с логической стороны.

Диалектический подход к изучению таких понятий, как пространство и время, основан на принципах естествознания и вводит в сомнения по поводу полного взгляда на этот вопрос.

Пространственно-временные преобразования

Пространственно-временные преобразования являются одним из принципов симметрии.

Одной из характерных черт физических законов считается то, что они основаны на симметриях. Объект является симметричным в том случае, если в результате преобразований он остается в неизменном виде.

Пространственно-временные преобразования содержат следующие принципы симметрии:

  • однородность пространства, предусматриваемая тем, что сдвиг системы отсчета не влияет на изменение физических законов и точки пространства равноправны;
  • свойства пространства остаются одинаковыми, так как физические законы не меняются при повороте системы отсчета пространственных координат;
  • сдвиг во времени не влияет на изменение физических законов, то есть все моменты времени абсолютно равноправны;
  • время однородно (любой период времени можно взять за начало отсчета, данный принцип существует за счет закона сохранения энергии);
  • в любой из существующих систем отсчета законы природы одинаковые (данный принцип считается основным положением теории относительности Эйнштейна);
  • благодаря принципам симметрии можно произвести переход в иную систему отсчета, которая работает относительно исходной системы;
  • зеркальная симметрия природы является отражением пространства в зеркальной среде, она не влияет на изменение физических законов;
  • замена частиц на античастицы не оказывает влияние на физические законы и не влияет на характер процессов природы.

Теорема Эмми Нётер и её применение

Теорема была установлена в работах таких учёных, как Давид Гильберт, Феликс Клейн и Эмми Нётер, которая доказала теорему в 1918 году.

Теорема гласит, что для любой симметрии физической системы соответствует определенный закон сохранения. К примеру, закон сохранения энергии относится к однородности времени, а закон сохранения импульса соответствует однородности пространства и так далее.

Эта теорема формулируется, как условие, определяющее существование всех законов сохранения. Следует обратить внимание на то, что данное условие не относится к необходимым. Следовательно, заказы сохранения, которые не связаны с теоремой Нетер, могут существовать.

Формулировка теоремы звучит следующим образом:

Каждой группе диффеоморфизмов, которые сохраняют функцию Лагранжа, соответствует первый интеграл системы, равный:

Теорема Эмми Нётер. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 1. Теорема Эмми Нётер. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Теорему можно использовать при преобразованиях, которые относятся ко времени. В случае, если представить её движение в виде зависимости от определенного параметра, то получит следующую формулу:

 Теорема Эмми Нётер. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 2. Теорема Эмми Нётер. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Связь законов сохранения с пространственно-временными преобразованиями

Законы сохранения физических величин являются утверждениями, согласно которым значения некоторых величин не подлежит каким-либо изменениям со временем в любых процессах. Самое важное значение законов сохранения и принципов симметрии определено факту, содержащему возможность опираться на них при построении фундаментальных физических теорий.

Симметрия пространства тесно связана с законом сохранения импульса–импульс, принадлежащий замкнутой системе сохраняется, то есть не изменяется со временем. Экспериментальным путем можно доказать, что он подходит как замкнутых систем, так и для незамкнутых, если геометрическая сумма внешних сил равняется нулю. Закон сохранения импульса фундаментальным законом природы.

Замечание 2

Из однородности времени происходит закон сохранения механической энергии: в системе тел, между которыми действуют консервативные силы, сохраняется механическая энергия и не подлежит изменениям с течением времени. Консервативные силы действуют исключительно в потенциальных полях, так как работа не зависит от траектории перемещения, а зависит от начального и конечного положения.

Дата последнего обновления статьи: 29.01.2024
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
Крупнейшая русскоязычная библиотека студенческих решенных задач
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot