25. Связь законов сохранения со свойствами пространства и времени.

Для понимания законов природных явлений и процессов весьма важен принцип инвариантности относительно сдвигов в пространстве и во времени, т.е. параллельных переносов начал координат и отсчета времени. Он формулируется так: смещение во времени и в пространстве не влияет на протекание физических процессов. Инвариантность структуры, свойств, формы материального объекта относительно его преобразований называется симметрией. Из принципа инвариантности относительно сдвигов в пространстве и во времени следует симметрия пространства и времени, называемая однородностью. Она заключается в том, что при параллельном переносе в пространстве замкнутой системы тел как целого ее физические св-ва и законы не изменяются. Для количественного описания движения тел используется понятие импульса. Импульс определяется произведением массы тела на его скорость. Из св-ва однородности пространства следует закон сохранения импульса: импульс замкнутой системы сохраняется, т.е. не изменяется с течением времени. Этот закон справедлив не только для объектов классической физики, но и для замкнутых и незамкнутых систем. Закон сохранения импульса носит универсальный характер и является фундаментальным законом природы. Однородность времени означает инвариантность физических законов относительно выбора начала отсчета времени. Из однородности времени следует закон сохранения механической энергии: в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т.е. не изменяется со временем. Энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой. В этом заключается физическая сущность закона сохранения и превращения энергии – неуничтожимость материи ее движения, т.к. энергия – универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Еще одно важное св-во симметрии пространства – его изотропность. Изотропность пр-ва означает инвариантность физических законов относительно выбора направления осей координат системы отсчета. Из изотропности про-ва следует фундаментальный закон природы – закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется, т.е. не изменяется с течением времени.

Немецкий математик Эмми Нутерю сформулировала и доказала сл. теорему: из однородности пространства и времени следуют законы сохранения соответственно импульса и энергии, а из изотропности пространства – закон сохранения момента импульса.

26. Развитие представлений о природе тепловых явлений и свойствах макросистем.

Развитие представлений о природе тепловых явлений – пример того, каким сложным и противоречивым путем постигается естественно-научная истина. Первые успехи на пути построения научной теории теплоты относятся к началу XVII в., когда был изобретен термометр. Тогда на вопрос «Что же такое теплота?» наметились 2 точки зрения. Согласно одной из них – вещественной теории тепла – теплота рассматривалась как особого рода невесома жидкость, способная перетекать от одного тела к другому. Она была названа теплородом. Приверженцы другой точки зрения полгали, что теплота – вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура. В рамках подобных представлений теорию тепла первоначально называли корпускулярной. Ее придерживались Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли…

Большой вклад в развитие корп. теории внес Ломоносов, рассматривавший теплоту как вращательное движение частиц и благодаря этому объяснивший процессы плавления, испарения и теплопроводности. И все же к середине XVIII в. временную победу одержала вещественная теория, т.к. экспериментально было доказано сохранение теплоты при теплообмене. В середине XIX в. была установлена связь между механической работой, и кол-вом теплоты. Кол-во теплоты оказалось мерой измерения энергии. Нагревание тела связано не с увеличением в нем кол-ва особой невесомой «жидкости», а с увеличением его энергии. Теплота представляет собой форму энергии. Принцип теплорода был вытеснен фундаментальным законом сохранения энергии.