Реферат: Инвариантность физических законов

Решением системы будет:

; ,

следовательно,

Откуда находим:

(1.3)

Формула (1.3) с точностью до постоянного безразмерного множителя описывает известный критерий Джинса. В точной формуле .

Формула (1.3) удовлетворяет размерностям абсолютной системы измерения физических величин. Действительно, входящие в (1.3) физические величины имеют размерности:

~ ; ~ ; ~ ; ~

Подставив размерности абсолютной системы в (1.3), получим:

Анализ периодической системы измерения физических величин показывает, что механическая сила, постоянная Планка, электрическое напряжение и энтропия имеют одинаковую размерность: . Это означает, что законы механики, квантовой механики, электродинамики и термодинамики – инвариантны. Например, второй закон Ньютона и закон Ома для участка электрической цепи имеют одинаковую формальную запись:

~ (1.4)

~ (1.5)

При больших скоростях движения во второй закон Ньютона (1.4) вводится переменный безразмерный множитель специальной теории относительности:

Если такой же множитель ввести в закон Ома (1.5) , то получим:

(1.6)

Согласно (1,6) закон Ома допускает появление сверхпроводимости, так как при низких температурах может принимать значение, близкое к нулю. Абсолютная система измерения играет в физике такую же роль, какую в химии играет периодическая система элементов Менделеева. Если бы в физике с самого начала применялась абсолютная система измерения физических величин, то явление сверхпроводимости наверняка было бы предсказано вначале теоретически, а уже потом обнаружено экспериментально, а не наоборот.

С другой стороны, в законе Ома для полной электрической цепи берется полное сопротивление цепи, включающее сопротивление источника тока. Значит, во втором законе Ньютона следует тоже брать полное ускорение, включающее обычное ускорение и некоторое дополнительное ускорение. Можно показать, что таким ускорением является ускорение расширения Вселенной. Замерить ускорение расширения современные технические средства не могут. Применим для решения этой задачи абсолютную систему измерения физических величин.

Вполне естественно предположить, что ускорение расширения Вселенной зависит от расстояния между космическими объектами и от скорости расширения Вселенной . Решение задачи изложенным выше методом дает формулу:

(1.7)

В точной формуле

Инвариантность физических законов позволяет уточнить физическую сущность многих физических понятий. Одно из таких «темных» понятий – понятие энтропия. Так как энтропия и сила – это физические синонимы, то энтропию, вопреки существующему заблуждению, можно не только вычислить, но и измерить и она может быть как положительной, так и отрицательной.

Рассмотрим для примера металлическую спиральную пружину, которую можно считать механической системой атомов кристаллической решетки металла. Если сжать пружину, то кристаллическая решетка деформируется и создаст силы упругости, которые всегда можно измерить. Сила упругости пружины будет той самой механической энтропией. Но пружину можно и растянуть, тогда сила упругости изменит знак, а значит, изменится и знак энтропии.

Пружину можно представить и одним из элементов гравитационной системы, вторым элементом которой является наша Земля. Гравитационной энтропией такой системы будет сила притяжения. Разделив силу притяжения на массу пружины, получим гравитационную плотность энтропии. Гравитационная плотность энтропии – это ускорение свободного падения.

Наконец, в соответствии с размерностями физических величин в абсолютной системе измерения, энтропия газа – это сила, с которой газ давит на стенки сосуда, в который он заключен. Удельная газовая энтропия – это просто давление газа.

Важные сведения о внутреннем устройстве элементарных частиц можно получить, исходя из инвариантности законов электродинамики и гидродинамики, а инвариантность законов термодинамики и теории информации позволяет наполнить физическим содержанием уравнения теории информации.

В известной притче о трех слепых мудрецах, изучающих слона, говорится, что один из них, имеющий доступ к ногам, утверждает, что слон – это четыре столба, другой, имеющий доступ к хоботу, утверждает, что слон – это толстый шланг, а третий, ухватившись за хвост – утверждает, что слон – это большой червяк. И только четвертый, зрячий мудрец, может объяснить им, что они изучают одного и того же слона. По аналогии, можно сказать, что до введения абсолютной системы измерения физических величин физики не догадывались, что механика, квантовая механика, электродинамика и термодинамика изучают одни и те же групповые законы пространственно – временных преобразований.