4. Свойства симметрии пространства–времени

Основные законы физики: закон сохранения вектора момента импульса, закон сохранения вектора импульса, закон сохранения энергии, связаны со свойствами симметрии пространства и времени, а именно: изотропностью и однородностью пространства и однородностью времени.

В пространстве, свободном от массивных тел, все направления равноценны, т. е. свободное пространство изотропно, так как в нем нет выделенных направлений, имеющих особые свойства. В то же время пространство однородно, т. е. в нем нет точек, обладающих особыми свойствами. Однородным является и время. Любые явления, происходящие в одних и тех же условиях, но в разные моменты времени, протекают одинаково.

Поскольку пространство изотропно и однородно, то для любых систем отсчета невозможно определить положение тел относительно пространства.

С точки зрения какой-либо системы отсчета пространство и время относительны, как и относительно всякое движение. Каждый закон ограничен определенной областью применения.

Например, закон сохранения вектора импульса является универсальным и используется как в классической, так и квантовой механике. Такие законы называют фундаментальными. При этом необходимо знать размеры исследуемой области пространства, так как от этого зависит характер физических явлений или взаимодействий.

Физика сложная, но и интересная наука, включает в себя несколько разделов, начиная от механики больших тел до тел малых размеров, например, элементарных частиц. По астрономическим данным во Вселенной элементарные частицы составляют 5 % материи, обнаружено 20 %, темной (невидимой) материи, и 75% темной (невидимой) энергии, которая стремится расширить Вселенную. Изучение законов физики и философское осмысление ее открытий, играет важную роль в формировании научного миропонимания.

Замечание: По последним данным все пространство заполнено физическим вакуумом (эфиром), который является неоднородным и поляризованным.

5. Физика и математика

Выражения, характеризующие процесс предельного перехода, которым определяется производная в математике (дифференцирование), вводятся как единое целое, например, соотношение dp/dt – производная импульса по времени, а в применении к физике dp и dt рассматривается как бесконечно малое приращение. Используя приложения математики в физике, следует учитывать то обстоятельство, что физические величины получены в результате конкретных измерений. Предельный переход типа t  0 в физике понимается как максимально возможно приближенная физическая величина, зависящая от класса точности прибора и методов измерения. Следовательно, в физике производная есть отношение конечных, но достаточно малых приращений функции и аргумента. Это не единственная причина, есть и другие, обусловленные самой природой физической величины. Например, в квантовой механике об этом свидетельствуют соотношения неопределенностей Гейзенберга. Изложенное выше, относится к производным любых физических величин, например, таких, как плотность

,

где стремление к нулю (V0) надо понимать в физическом смысле, так как объем может быть ограничен размером атома или другой элементарной частицы из-за квантового характера рассматриваемых конкретных физических объектов. Также обстоит дело и с интегрированием, которое в физике рассматривается как сумма большого числа бесконечно малых слагаемых.

В связи с тем, что многие физические величины являются векторными (скорость, ускорение, сила, импульс и т. д.), в физике широко используются понятие вектора и операции векторной алгебры.