ავტორი: იოანე შენგელია
არსებობს ერთადერთი და განუმეორებელი ფუნდამენტური პრინციპი ფიზიკაში: ბუნება თვითშეთანხმებული და ერთიანია.
არცერთი ფუნდამენტალური ფიზიკური პროცესი არ არღვევს ამ პრინციპს. ისინი განსხვავდებიან ინდივიდუალური სახე-ხატებით, ფუნქციითა და პარამეტრებით. ღრმა დონეზე, მათ შორის განსხვავება არ არსებობს. მაგალითად, რა საერთო აქვს მექანიკურ მოძრაობასა და ელექტრომაგნიტურ პროცესებს? ერთი შეხედვით არაფერი. თუმცა, თუ სიღრმეებში ჩავალთ, დავინახავთ, რომ ორივე მათგანი ემორჩილება ზემოთ ჩამოყალიბებულ პრინციპს.
ვინაიდან, ფიზიკური პროცესები მრავალი სახისაა, მათ არ ჩამოვთვლი და ზოგადად ვისაუბრებ ამ პრინციპზე, ვიფილოსოფოსებ, ასე ვთქვათ. გამოვიტან ზოგად დასკვნებს. მივყვეთ თანმიმდევრულად:
რას ნიშნავს, რომ ბუნება თვითშეთანხმებული და ერთიანია? იმას, რომ თუ ჩვენ გვსურს რაიმე ფიზიკური სისტემის აღწერა, უნდა გვახსოვდეს, რომ მოცემული ფიზიკური სისტემა განუყოფელია სხვა ფიზიკური სისტემებისგან, რომლებიც მის გარშემო (მის გარემოში) იმყოფებიან. და ვინაიდან განუყოფელი და თვითშეთანხმებულია, მაშასადამე, მის სახე-სტრუქტურაზე გარემო (გარემოში მყოფი სისტემები) ახდენენ გავლენას. და პირიქით - თავადაც ახდენს გავლენას მის გარემოში მყოფ სისტემებზე.
მართალია, მოცემული ფიზიკური სისტემა განუყოფელია თავისი გარემოსგან. მაგრამ, თუ ჩვენ გვსურს მისი დახასიათება, აუცილებელია ის გამოვყოთ გარემოსგან და განვიხილოთ დანარჩენი გარემოს გავლენა მასზე. განტოლებები, რომლებიც აღწერენ ფუნდამენტალურ ფიზიკურ პროცესებს, სწორედ ამას ახდენენ - ისინი აკავშირებენ შესასწავლი ფიზიკური სისტემის პარამეტრებს მისი გარემოს პარამეტრებთან. მაგრამ, როგორი სახე აქვს ამ განტოლებებს? ანუ როგორ მივიღოთ ეს განტოლებები?
ამაზე პასუხს გვცემს სწორედ ეს თვითშეთანხმებულობის პრინციპი..
ვინაიდან შესასწავლი ფიზიკური სისტემა განუყოფელია თავისი გარემოსგან, მაშასადამე, გარემოს გეომეტრიულ-ფიზიკური არაერთგვაროვნება (თავისი გეომეტრიულ-ფიზიკური პარამეტრების შესაბამისად) ზუსტ ასახვას ჰპოვებს შესასწავლი ფიზიკური სისტემის გეომეტრიულ-ფიზიკურ არაერთგვაროვნებაში (თავისი გეომეტრიულ-ფიზიკური პარამეტრების შესაბამისად). და პირიქით: შესასწავლი ფიზიკური სისტემის გეომეტრიულ-ფიზიკური არაერთგვაროვნება ზუსტ ასახვას ჰპოვებს თავისი გარემოს გეომეტრიულ-ფიზიკურ არაერთგვაროვნებაში (თავ-თავიანთი გეომეტრიულ-ფიზიკური პარამეტრების შესაბამისად)
რატომ? იმიტომ, რომ დანარჩენი გარემო და მოცემული ფიზიკური სისტემა ერთიანია. შენიშნეთ, რომ შესასწავლი ფიზიკური სისტემა შეიძლება გარემოს წარმოადგენდეს სხვა ფიზიკური სისტემებისთვის, რომლებიც მოცემულ გარემოში იმყოფებიან. სწორედ ამიტომ, ფიზიკური სისტემის ფიზიკურ-გეომეტრიული არაერთგვაროვნება ასახვას ჰპოვებს დანარჩენი გარემოს ფიზიკურ-გეომეტრიულ არაერთგვაროვნებაში, და პირიქით.
ეს კი ნიშნავს, რომ თუ დანარჩენი გარემო ერთგვაროვანია გარკვეულ გეომეტრიულ-ფიზიკურ პარამეტრებში, მაშინ მოცემული ფიზიკური სისტემაც ერთგვაროვანი იქნება შესაბამის გეომეტრიულ-ფიზიკურ პარამეტრებში. და პირიქით: თუ მოცემული ფიზიკური სისტემა ერთგვაროვანია გეომეტრიულ-ფიზიკურ პარამეტრებში, მაშინ დანარჩენი გარემოც ერთგვაროვანია შესაბამის გეომეტრიულ-ფიზიკურ პარამეტრებში.
შენიშნეთ, რომ გარემოს გლობალური არაერთგვაროვნება შეგვიძლია წარმოვადგინოთ, როგორც ლოკალური ერთგვაროვნებების ნაკრები. ანუ, ნებისმიერი გლობალური არაერთგვაროვნების მქონე გარემო ლოკალურად მაინც ერთგვაროვანია (როგორც დედამიწა ჩანს შორიდან მრგვალი (არაერთგვაროვანი), თუმცა ახლოდან ის ბრტყელია (ერთგვაროვანია)). რაც იმას ნიშნავს, რომ მართალია არაერთგვაროვან გარემოში ფიზიკური სისტემაც არაერთგვაროვანია, თუმცა, ის მაინც ერთგვაროვანია გარემოს მოცემული არაერთგვაროვნების გათვლისწინებით.
ამრიგად, ბუნების თვითშენათხმებულობის პრინციპიდან ჩამოვაყალიბეთ ახალი პრინციპი: ერთგვაროვან გარემოში ფიზიკური სისტემაც ერთგვაროვანია, ხოლო არაერთგვაროვან გარემოში ფიზიკური სისტემაც არაერთგვაროვანია, თუმცა, ის მაინც ერთგვაროვანია გარემოს მოცემული არაერთგვაროვნების გათვლისწინებით (მისი სიზუსტით).
არსებობს სხვა ფუნდამენტალური პრინციპიც, რომლიდანაც ფიზიკოსები მიიღებენ ხოლმე ფიზიკურ კანონებს: ეს არის უმცირესი ქმედების პრინციპი, რომლის თანახმადაც ფიზიკური სისტემა ირჩევს თავისი სახის გამოვლენის ყველაზე მარტივ ფორმას, მოცემული გარემოს გათვალისწინებით.
შენიშნეთ, რომ ეს პრინციპი ზუსტად იმავეს ამბობს, რასაც ჩვენ ვსაუბრობდით ზემოთ. ვინაიდან, ერთგვაროვნება არის ყველაზე მარტივი ფორმა, რაც შეიძლება სისტემას ჰქონდეს. ერთგვაროვნება და სიმეტრია - ეს არის ყველაზე ტრივიალური და მარტივი ფორმა, ყველა დანარჩენი ფორმა წარმოადგენს რთულ სახეს. ფიზიკური სისტემა კი ირჩევს ყველაზე მარტივ ფორმებს (თავისი პარამეტრების ფარგლებში). ეს კი თანხმობაშია იმასთან, რომ ერთგვაროვან გარემოში სისტემაც ერთგვაროვანია, ხოლო არაერთგვაროვან გარემოში ის არაერთგვაროვანია (თუმცა, მაინც ერთგვაროვანია მოცემული არაერთგვაროვნების გათვალისწინებით).
ამრიგად, ე.წ. უმცირესი ქმედების პრინციპი, რომელიც ასე ძალიან უყვართ თეორეტიკოს ფიზიკოსებს, შეგვიძლია ლოგიკურად გამოვიყვანოთ და მივიღოთ იმ თავდაპირველი პრინციპიდან, რაც ჩამოვაყალიბეთ: ბუნება თვითშეთანხმებული და ერთიანია.
ყველა ფუნდამენტალური ფიზიკური სისტემა ემორჩილება ამ ერთგვაროვნება-არაერთგვაროვნების (ანუ უმცირესი ქმედების პრინციპის) კანონს: მექანიკური მოძრაობა, კვანტური მექანიკა, ელექტრომაგნეტიზმი, სტატისტიკური ფიზიკა, და სხვანი.
მაგალითები:
მექანიკური მოძრაობა:
ფიზიკური სისტემა: მოძრავი სხეული
გარემო: ძალები
მოძრაობის კანონი: თუ ძალები არ გვაქვს, მაშინ მოძრაობა ერთგვაროვანია (წრფივი და თანაბარი). თუ ძალები გვაქვს, მაშინ მოძრაობა არაერთგვაროვანია (არათანაბარი).
კვანტური მექანიკა:
ფიზიკური სისტემა: ნაწილაკის აღმოჩენის ალბათობა სივრცე-დროის წერტილებში
გარემო: ძალები
ალბათობის კანონი: თუ ძალები არ გვაქვს, მაშინ ალბათობის განაწილება სივრცე-დროში არის ერთგვაროვანი. ხოლო თუ ძალები არსებობენ, მაშინ ალბათობის განაწილება სივრცე-დროში აღარ არის ერთგვაროვანი.
ელექტრომაგნეტიზმი:
ფიზიკური სისტემა: ელექტრული და მაგნიტური ველები
გარემო: ერთმანეთი (ელექტრულ ველზე მოქმედებს მაგნიტური ველი, და პირიქით)
ველების კანონი: თუ ველები იზოლირებულია, მაშინ მათ აქვთ სფერული (ელექტრულ ველს) და წრიული (მაგნიტურ ველს) ერთგვაროვნება. თუ ისინი არ არიან იზოლირებულნი, მაშინ ისინი აღარ არიან ერთგვაროვანნი.
სტატისტიკური ფიზიკა:
ფიზიკური სისტემა: მრავალი ნაწილაკისგან შემდგარი სისტემა
გარემო: ველები და ძალები
განაწილების კანონი: თუ ნაწილაკების სისტემა იზოლირებულია, მაშინ მათი განაწილება მიისწრაფვის ერთგვაროვანი განაწილებისკენ. ხოლო თუ არ არის იზოლირებული, მაშინ ერთგვაროვნებისკენ არ მიისწრაფვის.
და ა.შ.
გააზიარეთ თუ მოგწონთ..
