3. Примеры применения закона.

Рене Декарт (1596-1650) высказал закон сохранения количества движения (форма движения кинетическая перемещения, или импульсная). Он считал этот закон важнейшим для механического движения и, когда делал широкие обобщения философского характера, применял его ко всей Вселенной.

Закон сохранения массы (форма движения химическая, или субстанциальная) был экспериментально открыт М.В. Ломоносовым в 1756 г. и французским ученым Лавуазье в 1770 г., поэтому его иногда именуют законом Ломоносова-Лавуазье.

Затем в макрофизике начали применять законы сохранения момента количества движения (форма движения кинетическая вращения, или спиновая) и электрического заряда (электрическая).

На уровне микромира (в квантовой механике) широко используются законы сохранения тех же зарядов: импульса, массы, спина и электрического заряда. Кроме того, квантовая механика знает еще законы сохранения лептонного и барионного зарядов, изоспина, странности, четности и т.д. Надо, однако, сказать, что не все эти величины, рассматриваемые в квантовой механике в качестве сохраняющихся неизменными, на самом деле не изменяются, т.е. представляют собой заряды, характеризующие определенные формы движения и подчиняющиеся закону сохранения. Например, было установлено, что закон сохранения четности не соблюдается при распаде К-мезонов на –мезоны. Чтобы спасти идею сохранения, четность была заменена комбинированной четностью. Однако такая постановка вопроса в принципе является недостаточной. Очевидно, что полную ясность в этот вопрос может внести только учение о формах движения, т.е. общая теория.

На уровне наномира (субмикромир) закон сохранения заряда в явном виде не применяется. Но детальный анализ показывает, что известная теорема Остроградского-Гаусса по существу характеризует сохраняемость электрического и магнитного зарядов в субмикроскопической области. Об этом подробно говорится в § 43.

Все перечисленные известные законы сохранения представляют собой частные формы второго фундаментального закона общей теории – сохранения заряда.

Глава III. Ансамбль форм движения.

§ 14. Всеобщая связь явлений.

1. Ансамбль форм движения.

Самое замечательное и важное свойство всех элементарных форм движения заключается в том, что ни одна из них никогда отдельно от других (изолированно) в природе не встречается. Все элементарные формы движения существуют только в виде определенных совокупностей – «букетов», которые будем именовать ансамблями форм движения.

Ансамблю элементарных форм движения – это более сложное движение, чем покой и отдельное элементарное движение. Поэтому в общей классификации, построенной по признаку усложнения движения, ансамбль занимает следующую более высокую ступень. Изучение свойств ансамбля позволяет объяснить огромное множество закономерностей, наблюдаемых в природе.

Строго говоря, каждый ансамбль включает в себя большое множество (n = l) элементарных форм движения. Все они органически между собою связаны, так как составляют основу существования единой субстанции – материи. Однако в данной конкретной обстановке не все формы движения и не все связи между ними проявляются одинаково заметно. Кроме того, не все они представляют одинаковый практический интерес. Поэтому под ансамблем будем понимать разумно ограниченную совокупность l элементарных форм движения, причем l всегда меньше n. Чаще всего величина l ограничивается практическими потребностями.

Например, в поршневом двигателе и турбине используется газ, обладающий огромным числом n внутренних степеней свободы. Для поршневого двигателя важны термическая и механическая формы движения. Поэтому в теории рассматриваются свойства ансамбля, включающего только эти две степени свободы (l = 2). В турбине используются три формы движения того же газа – термическая, механическая и кинетическая. Поэтому в теории теплового двигателя турбинного типа изучается ансамбль с тремя степенями свободы (l = 3).

Таким образом, объем l ансамбля в сильной степени зависит от характера использования системы, т.е. является величиной условной. В простейшем частном случае величина l может быть принята равной единице.

Вместе с тем при выборе размеров l ансамбля очень важно не упустить из виду какую-нибудь степень свободы, оказывающую существенное влияние на изучаемые свойства системы. В противном случае не избежать серьезных ошибок. Неучет существенных форм движения, т.е. изучение ансамбля с недостающим числом степеней свободы, а также распространение результатов, полученных при анализе простого ансамбля, на более сложный – это ошибка, наиболее часто встречающаяся в различных теориях. От этой ошибки не свободны, в частности, теории Больцмана, Эйнштейна и многих других авторов.