4. Принципы симметрии и законы сохранения.
Экспериментально
установлено, что в природе возможны не
любые процессы и движения, а только те,
которые не нарушают так называемые
законы
сохранения.
Законы сохранения связаны с фундаментальными
свойствами
симметрии в
природе.
Видов
симметрии много, простейшие связаны с
геометрическими операциями, которые
приводят к совпадению тела самим с собой
(сфера симметрична относительно любого
поворота). В более общем случае симметрия
проявляется в неизменности (инвариантности)
тела или системы по отношению к какой-либо
операции.
В
1918 году немецкий математик Амали Нётер
сформулировал теорему, согласно которой
каждому
виду симметрии должен соответствовать
определенный закон сохранения.
Так
установлено, что с однородностью
времени
(инвариантность относительно операции
сдвига) связан закон
сохранения энергии; с
однородностью
пространства связан
закон
сохранения импульса; с изотропностью
пространства (инвариантность
относительно операции поворота) – закон
сохранения момента импульса.
Любой
процесс, при котором нарушился хотя бы
один из законов сохранения невозможен,
т.е. эти законы работают как принципы
запрета. В
этом качестве законы сохранения играют
важную методологическую роль в
естествознании.
5
