Общая характеристика пространства и времени и их основные свойства

Однородность пространства означает равноправие всех его точек, отсутствие каких-либо выделенных точек; изотроп­ность — равноправие всех возможных направлений; наконец, однородность времени проявляется в равноправии всех момен­тов времени.

Однородность пространства и времени и изотропность про­странства выражают фундаментальные свойства мира и связа­ны с важнейшими законами физики — законами сохранения. В начале XX в. в работах ученых гёттингенской школы Давида Гильберта, Феликса Клейна и Эмми Нетер была сформулирова­на так называемая теорема Нетер, гласящая, что если свойства системы не меняются от какого-либо преобразования перемен­ных, то этому соответствует некоторый закон сохранения. По­скольку независимость свойств от преобразования переменных °значает наличие в системе симметрии относительно данного Преобразования, постольку теорема Нетер может быть сформу­лирована как утверждение о том, что наличие в системе симмет­рии обусловливает существование сохраняющейся для нее фи­зической величины, и наоборот.

Однородность пространства и времени и изотропность пространства как раз и означают инвариантность системы по отно­шению к определенным преобразованиям переменных: одно­родность времени — по отношению к сдвигам времени, т. е. К изменению начала отсчета; однородность пространства — по от­ношению к сдвигам в пространстве, т. е. к переносу начала коор­динат; изотропность пространства — по отношению к повороту осей системы координат в пространстве. Отсюда вытекают наи­более фундаментальные законы сохранения: симметрии относи­тельно сдвига времени (т. е. однородности времени) соответст­вует закон сохранения энергии; симметрии относительно про­странственного сдвига (т. е. однородности пространства) — закон сохранения импульса; симметрии относительно поворота координатных осей (т. е. изотропности пространства) — закон сохранения момента импульса (углового момента). Теорема Не – тер, таким образом, показывает, что пространство и время дей­ствительно являются формами существования материи, их свой­ства находят свое выражение в фундаментальных законах, опре­деляющих течение материальных процессов.

Однородность и изотропность пространства и однородность времени связаны не только с фундаментальными законами со­хранения, они лежат и в основе галилеевского принципа относи­тельности, и в основе специальной теории относительности.

Страницы: 1 2 3 4 5 6

Сентябрь 10, 2010 | |

COMMENTS

 

Comments are closed.