7. Принцип симметрии, дополнительности, неопределенности, суперпозиции, соответствия, тождественности.

Принцип симметрии. Согласно современным представлениям, симметрия выражает идею сохранения, выявляет общее в объектах и явлениях, ограничивает число возможных вариантов структур и возможных вариантов поведения систем. В этом заключается сущность принципа симметрии. Симметрия помогает выделить в нашем изменчивом мире инварианты - своеобразные “точки опоры”. Все изменяется, однако законы природы обнаруживают симметрию. Они симметричны по отношению ко времени (что бы ни происходило, а энергия сохраняется) и пространству (закон сохранения импульса).

Принцип дополнительности — один из важнейших принципов квантовой механики, сформулированный в 1927 году Нильсом Бором. Согласно этому принципу, для полного описания квантовомеханических явлений необходимо применять два взаимоисключающих («дополнительных») набора классических понятий, совокупность которых даёт исчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных. Например, дополнительными в квантовой механике являются пространственно-временная и энергетически-импульсная картины.

Принцип неопределенности - один из базовых принципов квантовой механики. Согласно ему некоторые пары физических величин, например, координаты и скорость или время и энергия, не могут одновременно иметь полностью определенные значения. Так чем точнее известна скорость частицы, тем больше «размазано» ее местоположение, или чем меньше время жизни возбужденного состояния атома, тем больше его ширина (разброс энергий). Считается, что неопределенность выражается в невозможности точного измерения значений пар этих величин.

Принцип суперпозиции — один из самых общих законов во многих разделах физики. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит: результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть просто сумма результатов воздействия каждой из сил.

Принцип соответствия — это утверждение, что любая новая научная теория при наличии старой, хорошо проверенной теории находится с ней не в полном противоречии, а даёт те же следствия в некотором предельном приближении (частном случае). Например, закон Бойля-Мариотта является частным случаем уравнения состояния идеального газа в приближении постоянной температуры; кислоты и основания Аррениуса являются частным случаем кислот и оснований Льюиса и т.п.

Принцип тождественности - один из основополагающих принципов квантовой механики, согласно которому состояния системы частиц, получающиеся друг из друга перестановкой тождественных частиц местами, нельзя различить ни в каком эксперименте, и такие состояния должны рассматриваться как одно физических состояние. Принцип тождественности является одним из основных различий между классической и квантовой механиками.

7. Свойства пространства, времени и законы сохранения.

Свойства пространства и времени - см. вопрос 13.

Законы сохранения — фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени. Некоторые из законов сохранения выполняются всегда и при всех условиях (например, законы сохранения энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда), или, во всяком случае, никогда не наблюдались процессы, противоречащие этим законам. Другие законы являются лишь приближёнными и выполняющимися при определённых условиях (например, закон сохранения массы выполняется в нерелятивистском приближении; закон сохранения чётности выполняется для сильного и электромагнитного взаимодействия, но нарушается в слабом взаимодействии).

• Закон сохранения энергии - энергия изолированной (замкнутой) системы сохраняется во времени.

• Закон сохранения импульса - сумма импульсов всех тел (или частиц) замкнутой системы есть величина постоянная.

• Закон сохранения момента импульса - векторная сумма всех моментов импульса относительно любой оси для замкнутой системы остается постоянной в случае равновесия системы.

• Закон сохранения массы - масса как мера количества вещества сохраняется при всех природных процессах, то есть несотворима и неуничтожима.

• Закон сохранения электрического заряда - алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется.