Законы сохранения

Зако́ны сохране́ния — фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени. Являются наиболее общими законами в любой физической теории. Имеют большое эвристическое значение.

Симметрия в физике
Преобразование	Соответствующая инвариантность	Соответствующий закон сохранения
↕ Трансляции времени	Однородность времени	…энергии
⊠ C, P, CP и T-симметрии	Изотропность времени	…чётности
↔ Трансляции пространства	Однородность пространства	…импульса
↺ Вращения пространства	Изотропность пространства	…момента импульса
⇆ Группа Лоренца (бусты)	Относительность Лоренц-ковариантность	…движения центра масс
~ Калибровочное преобразование	Калибровочная инвариантность	…заряда

ОписаниеПравить

Некоторые из законов сохранения выполняются всегда и при всех условиях или, во всяком случае, никогда не наблюдались процессы, противоречащие этим законам. Другие законы являются лишь приближёнными и выполняющимися при определённых условиях.

Точные:

• Закон сохранения энергии
• Закон сохранения импульса
• Закон сохранения момента импульса
• Закон сохранения электрического заряда
• Закон сохранения движения центра масс

Теоретически не подтвержденные:

• Закон сохранения лептонного числа
• Закон сохранения барионного числа

Приближенные:

• Закон сохранения массы
• Закон сохранения числа частиц
• Закон сохранения чётности

Законы сохранения связаны с симметриями физических систем (теорема Нётер). Так, законы сохранения энергии, импульса и момента импульса являются следствиями пространственно-временных симметрий (соответственно: однородности времени, однородности и изотропности пространства). При этом перечисленные свойства пространства и времени в аналитической механике принято понимать как инвариантность лагранжиана относительно изменения начала отсчета времени, переноса начала координат системы и вращения её координатных осей.

Открытие законовПравить

Философские предпосылки к открытию закона были заложены ещё античными философами, в частности Парменидом.

Философы-атомисты Демокрит, Левкипп, Эпикур рассматривали мир как совокупность атомов, вечно движущихся в пустом пространстве. Демокрит предвосхитил закон инерции, являющийся следствием закона сохранения импульса. Он считал, что в пустоте тело либо должно оставаться в покое, либо вечно двигаться.

В частности в письме к Эйлеру Ломоносов формулирует свой «всеобщий естественный закон» (5 июля 1748 года), повторяя его в диссертации «Рассуждение о твердости и жидкости тел» (1760):

...Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому, так ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте... Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения, ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получаетМ. В. Ломоносов

Философское значение законов сохраненияПравить

С точки зрения диалектического материализма, законы сохранения показывают неуничтожимость и несотворимость движущейся материи со всеми её свойствами в процессах её перехода из одной формы в другую. Движение материи вечно и лишь переходит из одной формы в другую

См. такжеПравить

• Уравнение непрерывности

ЛитератураПравить

• Визгин В. П. Развитие взаимосвязи принципов инвариантности с законами сохранения в классической физике. М.: Наука, 1972. 240 с.
• Я.М. Гельфер. Законы сохранения. — М.: Наука, 1967. — 264 с.