9. Законы сохранения и их роль в формировании научной картины мира

Все материальные предметы, а также формы их движения, их характер и взаимодействие друг с другом, все процессы в природе могут быть описаны с помощью фундаментальных физических законов и теорий, Среди фундаментальных законов и теорий существуют общие законы,охватывающие все материальные предметы все формы движения материи и все процессы, происходящие в природе. Это законы симметрии или инвариантности, и связанные с ними законы физических величин.

Зако́ны сохране́ния физических величин- законы согласно которым численные значения этих величин не меняются со временем в любых процессах иликлассах процессов.

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 вовремени и в пространстве не влияет на протекание физических процессов.

ИНВАРИАНТНОСТЬ-неизменность какой-либо величины при изменении физических условий или по отношению к некоторым преобразованиям.

Инвариантность структуры,свойств, формы материального объекта относительно его преобразований называется симметрией. Наглядный пример пространственной симметрии материальных систем- кристалическая структура твердых тел.Симметрия свойств кристалла обусловлена симметрией его строения. Н-р элементы симметрии присущи раковинам молюсков.Орнамент наверное самое древнее изображение симметрии.

Из принципа инвариантности относительно сдвигов в пространстве и во времени следует симметрия пространства и времени, называемая однородностью соответственно пространства и времени. Однородность пространства заключается в том, что при параллельном переносе в пространстве замкнутой системы тел как целого ее физические свойства и законы движения не изменяются, иными словами, не зависят от выбора положения начала координат инерциальной системы отщета.

Выделяют несколько важнейших законов сохранения физических величин, справедливых для любых изолированных систем.

закон сохранения и превращения механической энергии:

закон сохранения импульса.

Закон сохранения электрического зваряда

Закон сохранения массы

закон сохранения и превращения механической энергии утверждает, что при движении тела (или системы из нескольких тел) полная механическая энергия(т.е. сумма кинетической и потенциальной энергии) остается неизменной, т.к. убыль кинетической энергии полностью покрывается приращением потенциальной и наоборот.Этот закон явл.следствием симметрии относительно сдвигов во времени.

Согласно закону сохранению импульса в замкнутой системе геометрическая сумма импульсов тел остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. Этот закон явл. Следствием симметрии относительно параллельного переноса в пространстве.

Закон сохранения электрического заряда гласит, что в замкнутой системе при любых взаимодействиях тел алгебраическая сумма электрических зарядов всех тел остается постоянной.Этот закон явл.следствием симметрии относительно замены описывающихся в системе комплексных параметров на их комплексно-сопряженные значения.

Закон сохранения массы определяет, что общее количество вещества не убывает и не прибывает; в замкнутой системе масса веществ, участвующих в реакции, не изменяется в результате взаимодействия. Этот закон явл.следствием симметрии относительно операции инверсии (зеркальной симметрии)

Кроме этих важнейших законов сохранения, являющихся всеобщими, существуют и законы, справедливые лишь для ограниченных систем и явлений, например, действующие только в микромире:

Закон сохранения барионного или ядерного заряда:

Закон сохранения лептонного заряда;

Закон сохранения изитопического спина;

Закон сохранения странности.

Все законы сохранения и всеобщие, и частные,подтверждают структурное единство материального мира позволяют