 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
70
2) принцип инвариантности скорости света: скорость света в вакууме не зависит от
скорости движения источников света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных
системах отсчета.
Первый постулат, являясь обобщением механического принципа относительности Галилея на
любые физические процессы, утверждает таким образом, что физические законы инвариантны по
отношению к выбору инерциальной системы отсчета, а уравнения, описывающие эти законы,
одинаковы по форме во всех инерциальных системах отсчета. Согласно данному постулату все
инерциальные системы отсчета совершенно равноправны, т. е. явления механические,
электродинамические, оптические и другие во всех инерциальных системах отсчета протекают
одинаково.
Согласно второму постулату постоянство скорости света в вакууме – фундаментальное
свойство природы. Специальная теория относительности потребовала отказа от привычных
классических представлений о пространстве и времени, поскольку они противоречили принципу
постоянства скорости света. Потеряло смысл не только абсолютное пространство, но и
абсолютное время.
Из специальной теории относительности следуют новые пространственно-временные
представления, такие, например, как относительность длин и промежутков времени,
относительность одновременности событий.
Общая теория относительности, называемая иногда теорией тяготения, – результат развития
специальной теории относительности. Из нее вытекает, что свойства пространства-времени в
данной области определяются действующими в ней полями тяготения. При переходе к
космическим масштабам геометрия пространства-времени может изменяться от одной области к
другой в зависимости от концентрации масс в этих областях и их движения.
3.6. Свойства пространства, времени и законы сохранения
Весьма важным для понимания законов природы является принцип инвариантности
относительно сдвигов в пространстве и во времени, т. е. параллельных переносов начала
координат и начала отсчета времени. Он формулируется так: смещение во времени и в
пространстве не влияет на протекание физических процессов.
Инвариантность непосредственно связана с симметрией, представляющей собой неизменность
структуры материального объекта относительно его преобразований, т. е. изменения ряда
физических условий.
В широком смысле симметрия означает инвариантность как неизменность свойств системы
при некотором изменении (преобразовании) ее параметров. Наглядным примером
пространственных симметрии физических систем является кристаллическая структура твердых
тел. Симметрия кристаллов – закономерность атомного строения, внешней формы и физических
свойств кристаллов. Она заключается в том, что кристалл может быть совмещен с самим собой
путем поворотов, отражений, параллельных переносов и других преобразований симметрии.
Симметрия свойств кристалла обусловлена симметрией его строения.
Орнамент – наверное, самое древнее отображение идеи симметрии, лежащей в основе многих
фундаментальных законов.
Многие процессы в природе имеют симметричный характер. С помощью математической
модели можно продемонстрировать, например, довольно сложный характер взаимодействия
электрона с ионами кристаллической решетки, что видно из рис. 3.2, где прослеживается
зарождение упорядоченной симметричной системы из хаотических фрагментов.
Рис. 3.2. Рождение порядка из хаоса