Реферат По истории и философии науки Тема реферата: «Законы сохранения и принципы симметрии»
Скачать 280.08 Kb.
|
5. Законы сохранения в теории элементарных частиц. Квантовая механика вскрыла специфические закономерности движения и превращения элементарных частиц. Эти закономерности не сводятся с закономерностям классической механики, и поэтому должны действовать свои законы сохранения. Открытие этих законов связано с развитием знаний о свойствах элементарных частиц. Известные в настоящее время элементарные частицы можно объединить в группы, разделение на которые определяется не только различием в массах, но и рядом других существенных свойств (например, спином): фотон, лептоны (в группу лептонов входят два вида нейтрино и антинейтрино, электрон, позитрон), мезоны, барионы. В 1952 г. группа физиков под руководством Э. Ферми обнаружила первую частицу из открытой большой группы частиц с очень малым временем жизни, так называемых резонансов. Эти образования возникают при сильном взаимодействии элементарных частиц. По мнению известного американского теоретика М. Гелл-Мана, общее число резонансов должно достигать нескольких тысяч. Было выдвинуто несколько гипотез, смысл которых состоит в том, что все многообразие частиц сводится к нескольким фундаментальным частицам. Наибольшее распространение получила гипотеза Гелл-Манна и Цвейга. Согласно этой гипотезе все барионы и мезоны рассматриваются как частицы, состоящие из комбинации трех фундаментальных частиц (и их античастиц), которые Гелл-Манн назвал кварками. Однако все попытки обнаружить кварки в природе в свободном состоянии (вне адронов) или получить их с помощью ускорителей элементарных частиц оказались безуспешными. В то же время опыты по рассеянию электронов и нейтрино очень больших энергий на нуклонах привели к обнаружению внутри них резко очерченных (дискретных) объектов. Подобно тому, как в опытах Резерфорда по рассеянию α-частиц было обнаружено малое образование внутри атома - атомное ядро, в опытах по рассеянию электронов и нейтрино на нуклонах было обнаружено сложное строение протонов и нейтронов. На основе гипотезы кварков уже удалось разрешить некоторые трудности теории элементарных частиц. Теория взаимодействия кварков успешно развивается. Один из наиболее примечательных выводов строящейся теории состоит в том, что межкварковые взаимодействия не убывают с расстоянием подобно всем другим силам, а растут. Из-за этого кварки невозможно извлечь из адронов. При увеличении расстояния между кварками потенциальная энергия их взаимодействия возрастает настолько, что за ее счет начинается рождение пар кварк-антикварк, что эквивалентно появлению новых мезонов при неизменном числе кварков в существующих адронах. В связи с попытками объяснить, почему одни превращения элементарных частиц возможны: а другие нет, было также обобщено и понятие электрического заряда. Вигнер ввел понятие о барионном числе как квантовом числе, равном +1 для нуклонов, -1 для антинуклонов и 0 для -мезонов. Физическая природа сохранения барионного числа в настоящее время не выяснена, поскольку неизвестны те свойства симметрии, которые обусловливают действие этого закона. Можно с полным правом утверждать, что на современном уровне развития схема "принцип симметрии - инвариантность - закон сохранения" превратилась в руководящий принцип и является наиболее полным выражением идеи сохранения. Современный физик, исследуя явления в мире элементарных частиц, считает свою работу завершенной, если он может сформулировать закономерности экспериментального материала в краткой форме законов сохранения. Теория взаимодействий элементарных частиц развивается успешно. Начало этому развитию было положено принципами симметрии. И в настоящее время принципы симметрии являются ведущими в этой области физики. Заключение. Закон сохранения и превращения энергии, закон сохранения импульса, закон сохранения момента количества движения и закон сохранения электрического заряда, так же как и закон сохранения массы, можно считать законами сохранения, имеющими силу как в области макромира, так и в области микромира. Это - законы сохранения, имеющие максимальную степень общности. Открытие Ли и Янга впервые показало, что наряду с общими законами сохранения существуют и законы сохранения с ограниченной сферой действия. Это - законы сохранения четности, изотопического спина и странности, которые выполняются не при всех видах взаимодействий. Открытие нарушений законов сохранения в некоторых явлениях микромира ставит по-иному вопрос об абсолютизации этих законов. Можно сказать, что абсолютен не тот или иной конкретный закон сохранения, а абсолютна идея сохранения: ни одна область природы не может не содержать устойчивых, сохраняющихся вещей, свойств или отношений, и соответственно ни одна физическая теория не может быть построена без тех или иных сохраняющихся величин. Если классическая физика знала только пять законов сохранения, то физика микромира насчитывает их более десяти. Это обилие законов сохранения в современной физике связано, с одной стороны, с тем, что закон сохранения является наиболее общим выражением большого количества экспериментальных фактов, а их в настоящее время только в области физики элементарных частиц имеется множество. С другой стороны, обилие законов сохранения связано с несовершенством наших знаний относительно процессов на элементарном уровне материи. Они выступают как независимые, и их изучение является основным направлением современных научных исследований. Теоретической основой вывода законов сохранения классической физики являлись законы Ньютона. Сохраняющиеся величины фигурируют в качестве основных характеристик движущегося тела или системы. Вывод этих законов из принципов симметрии - логическое завершение длительной эволюции физики на протяжении столетий. Важнейшим уроком этой эволюции явился более глубокий подход к законам сохранения, полностью оправдавший себя в физике микромира. Оказалось, что законы сохранения можно получать непосредственно из принципов симметрии, минуя законы движения. Законы сохранения образуют тот фундамент, на котором основывается преемственность физических теорий. Рассматривая эволюцию важнейших физических концепций в области механики, электродинамики, теории теплоты, современных физических теорий, убеждались в том, что в этих теориях неизменно присутствуют либо одни и те же классические законы сохранения (энергии, импульса и др.), либо наряду с ними появляются новые законы, образуя тот стержень, вокруг которого и идет истолкование экспериментальных фактов. Принципиально важной является связь законов сохранения с принципами симметрии. То обстоятельство, что при этом некоторые законы сохранения оказываются приближенными, связано, с неполнотой наших знаний свойств симметрии на субмикроскопическом уровне. Связь законов сохранения со свойствами симметрии была открыта на всех структурных уровнях материи, начиная с макротел и заканчивая элементарными частицами. В микромире симметрия оказалась вездесущей. На атомном уровне симметрия проявляет себя в определенной структуре энергетических уровней атомов, в частности атома водорода; в ядерной физике - в виде зарядовой инвариантности; на уровне элементарных частиц - в виде ряда специфических законов сохранения. Законы симметрии имеют однозначный (в этом смысле динамический), характер, не допускающий какого-либо статистического разброса для значений сохраняющихся физических величин. Таким образом, они должны рассматриваться как динамические элементы в общем-то статистической картины мира. Уже в силу своего однозначного характера законы сохранения и симметрии, как бы успешно ни продвигалось их развитие и обобщение в дальнейшем, не смогут заменить теорию, детально объясняющую статистические процессы в микромире, что требует их дополнения другими законами. Литература
|
Похожие:
 | Реферат для сдачи кандидатского экзамена по истории и философии науки... В основу написания научного реферата положены базовые законы, принципы, и категории философии и диалектики: «переход от количественного... | | Требования к написанию реферата по курсу «история и философия науки» реферат Реферат по истории и философии науки является письменной, самостоятельной творческой работой и является обязательным для аспирантов... |
| Реферат по «Истории отрасли науки», отзыв и рецензия на него хранятся... Выписка из протокола заседания кафедры об утверждении темы реферата передается в отдел аспирантуры. Тема реферата утверждается приказом... | | Требования к реферату по «Истории и философии науки» Тема реферата должна быть согласована с преподавателем, ведущим семинарские занятия по «Истории и философии науки» в группе, к которой... |
 | Реферат «Симметрия в искусстве, скульптуре, архитектуре, живописи» Тема моего реферата была выбрана после изучения раздела «Осевая и центральная симметрия» в геометрии. Остановилась я именно на этой... | | Реферат по теме: Симметрия Тема моего реферата была выбрана после изучения курса «Геометрия 8 класса», раздела «Осевая и центральная симметрия». Остановилась... |
| Специальная общеобразовательная школа №8 открытого типа Проектно Принципы симметрии играют важную роль в физике и математике, химии и биологии, физике и архитектуре, живописи и скульптуре, поэзии... | | Реферата по истории и философии науки тема реферата обязательно должна... Основная цель написания реферата: развитие умений и навыков анализа научных текстов, структурирование материала по обозначенной проблеме,... |
| Реферат По истории и философии науки Тема реферата: «Чёрные дыры во Вселенной» Еще более странно то, что, попав в такое поле, никто и ничто не может оттуда выбраться и перестает существовать в нашей Вселенной.... | | Реферат по истории медицины, согласованный с научным руководителем... Институтом философии ран и второй части «История медицины», разработанной Российским Университетом дружбы народов и одобренной экспертным... |
| По истории соответствующей отрасли науки Порядок подготовки и требования к оформлению реферата для сдачи кандидатского экзамена по истории и философии науки | | «история и философия науки» Российской Федерации в системе послевузовского профессионального образования» допуск к сдаче кандидатского экзамена по философии... |
| Допуск к кандидатскому экзамену «История и философия науки». Требования... Аспирантам и соискателям для получения допуска к кандидатскому экзамену по «Истории и философии науки» необходимо | | Допуск к кандидатскому экзамену «История и философия науки». Требования... Аспирантам и соискателям для получения допуска к кандидатскому экзамену по «Истории и философии науки» необходимо |
| Реферат по истории науки на тему: «Периодизация истории математики... Методические указания для подготовки к экзамену кандидатского минимума по истории и философии науки | | Кандидатский экзамен по «Истории и философии науки» Консультация Если реферат по истории науки не будет предоставлен до 10: 00 27. 05, не будут допущены к экзамену |
