Ольга Стрельник - Концепции современного естествознания - конспект лекций

Каждый закон сохранения связан с какой-либо симметрией в окружающем мире. В физике под симметрией понимается инвариантность, неизменность системы относительно ее преобразований, т. е. относительно изменений ряда физических условий. Немецким математиком Эммой Нетер была установлена связь между свойствами пространства и времени и законами сохранения классической физики. фундаментальная теорема математической физики, называемая теоремой Нетер, гласит, что из однородности пространства следует закон сохранения импульса, из однородности времени – закон сохранения энергии, а из изотропности пространства – закон сохранения момента импульса. Эти законы носят фундаментальный характер и справедливы для всех уровней существования материи.

Закон сохранения и превращения энергии утверждает, что энергия не исчезает и не появляется вновь, а лишь переходит из одной формы в другую. Закон сохранения импульса постулирует неизменность импульса замкнутой системы с течением времени. Закон сохранения момента импульса утверждает, что момент импульса замкнутой системы остается неизменным с течением времени. Законы сохранения являются следствием симметрии, т. е. инвариантности, неизменности структуры материальных обьектов относительно преобразований, или изменения физических условий их существования.

Итак, законы сохранения энергии и импульса связаны с однородностью времени и пространства, закон сохранения момента импульса – с симметрией пространства относительно вращений. Законы сохранения зарядов связаны с симметрией относительно специальных преобразований волновых функций, описывающих частицы.

Астрономия – одна из древнейших наук, переживающая в XX в. новое рождение. Слово «астрономия» происходит от греческих astron – звезда и nomos – закон. Современная астрономическая наука изучает процессы, протекающие в макро– и мегамире. Небесная механика, астродинамика, астрометрия изучают закономерности макроуровня; внегалактическая астрономия и космология – процессы мегау-ровня. Различие между макро– и мегамиром проводится следующим образом: объект относится к мегауровню, если его размеры превышают 109пк. При изучении процессов в мегамире современная астрономия апеллирует к тем данным, которые получены в «обычной» астрономии макромира и физике микромира.

XX в. можно назвать веком астрономической и космологической научной революции: новые открытия не просто подтолкнули развитие самой науки, но радикально изменили взгляд человека на происхождение и устройство Вселенной, свое место в мире и т. п. Выводы, которые формулируются в астрономии и космологии, имеют фундаментальный мировоззренческий характер и существенно влияют на те цели, которые ставит перед собой человечество.

Новые открытия происходили в астрономии на протяжении всего XX в.: в 1929 г. было обнаружено явление разбегания галактик; в 40-е гг. – существование больших скоплений звезд, которые распадаются после своего возникновения; в 50-е гг. открыты явления распада групп галактик; в 1963 г. – квазары и нейтронные звезды. Во второй половине XX в. началось практическое освоение космоса, которое стало дополнительным толчком для развития прикладных исследований в астрономии.

Следствием научной революции стало изменение способов познания и той картины мира, которая создается на основе этих исследований. Во-первых, благодаря новым техническим достижениям существенно расширилась область наблюдаемой Вселенной, т. е. изменился эмпирический фундамент астрономии. Во-вторых, в качестве теоретической базы стала рассматриваться уже не классическая физика, а квантовая механика и квантовая хромодинамика (3.3, 3.4, 3.5). В-третьих, современная астрономия отказалась от классических представлений о пространстве и времени и приняла в качестве своего теоретического основания релятивистскую концепцию пространственно-временного континуума

(3.2). В-четвертых, открытие нестационарности Вселенной, имевшее наиболее серьезные мировоззренческие последствия, привело к фундаментальному пересмотру представлений человека о мегамире и протекающих в нем процессах (4.2). В-пятых, современная астрономическая наука учла фактор активности субьекта познания, что выразилось в так называемом антропном космологическом принципе