ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ, СИММЕТРИЯ 3 часть

Варианты ответа:

А. Вещество.

Б. Вещество, физическое поле и физический вакуум.

В.вещество, физическое поле.

Обоснование ответа. В основных сведениях приводится определение электромагнитной картины мира (см. п. 4.3). Поэтому однозначный ответ на вопрос задания: 1 — Б; 2 — В.

Правильным является соответствие: 1 — Б; 2 — В.

5.РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ДВИЖЕНИИ

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

5.1.Вопрос о движении в мире относится к фундаментальным вопросам (наряду с такими проблемами, как сущность и виды материи, пространство и время, взаимодействие, причинность, закономерность и случайность, происхождение мира и др.), на которые должна дать ответ научная картина мира.

5.2.В Древней Греции (Аристотель) различали естественное и насильственное движение тел. Для земных тел естественным является перемещение или вниз («тяжелые» тела), или вверх («легкие» тела), причем считалось, что причина естественных движений заложена в их природе. Для небесных тел естественным предполагалось их движение вокруг Земли как центра Космоса. Насильственное движение объяснялось действием сил на тела, и оно прекращалось, если сила переставала действовать. Представления о естественных и насильственных силах и вызванных ими движениях вытекали из повседневной практики и наблюдений за движением тел в реальной жизни и были приняты в науке до XVIII в.

5.3.В основе классической механики лежит понятие материальной точки, положение которой в пространстве характеризуется радиус-вектором r. При движении (перемещении) материальной точки конец радиус-вектора описывает в пространстве линию, называемую траекторией. Производная радиус-вектора г' = v представляет собой скорость, а производная скорости v’= а — ускорение материальной точки. Фундаментальным положением классической механики является утверждение о том, что в инерциалъных системах отсчета ускорение а материальной точки с массой т определяется силой F, характеризующей ее взаимодействия с другими материальными объектами,

та = F.

В этом уравнении (его называют вторым законом Ньютона) фактически заключена вся классическая механика. С его помощью решается основная динамическая задача — определение траектории г(t) по заданным силам F.

5.4.Для определения траектории г(t) необходимо знать не только уравнение движения, но также начальное положение г(0) и начальную скорость v(0) материальной точки. Например, если F = const, то, обозначив F/m = g, из уравнения движения сразу получаем

где g — ускорение земного тяготения.

Очевидно, начальный момент времени может быть выбран произвольно. После этого радиус-вектор r(t), а значит, и траектория движения определя­ется однозначно как для t > О (будущее), так и для t < 0 (прошлое). Поэтому мгновенное положение и мгновенная скорость полностью и однозначно оп­ределяет траекторию движения материальной точки. В связи с этим гово­рят, что состояние материальной точки полностью определяется ее поло­жением и скоростью. То же самое можно сказать и о системах материальных точек, какими бы большими эти системы ни были.

5.5.В электромагнитной картине мира, созданной во второй половине XIX в., понятие движения как изменения состояния рассматриваемой сис­темы было распространено на физические поля. Структура электромагнит­ного поля с самого начала считалась непрерывной, так что для описания его состояния применяется континуальный подход. В частности, состоя­ние электромагнитного поля в вакууме описывается вектором напряжен­ности электрического поля Е и вектором магнитной индукции В, связан­ными друг с другом системой уравнений Максвелла, обобщающих извест­ные законы электрических и магнитных явлений (закон Кулона, закон электромагнитной индукции Фарадея, закон Био-Савара-Лапласа и др.). В уравнения Максвелла входят заряды и токи, являющиеся источниками электромагнитного поля, а также величины, характеризующие электрофи­зические свойства среды (диэлектрическая и магнитная проницаемость, элек­тропроводность и др.). С помощью этих уравнений определяется состояние электромагнитного поля в любой последующий момент времени. Таким образом, теория Максвелла не противоречит концепции детерминизма и относится к динамическим теориям. В теории Максвелла электричество и магнетизм не просто тесно связаны друг с другом, а, во-первых, представ­ляют собой единое электромагнитное поле, в котором, во-вторых, могут распространяться волны электромагнитных колебаний, в определенном частотном диапазоне воспринимаемые как свет. Таким образом, свет дей­ствительно представляет собой волновой процесс — распространение коле­баний электромагнитного поля.5.6.Общий подход к движению материи как изменению ее состояния приводит к тому, что, наряду с механическим и электромагнитным движе­нием, следует рассматривать химическую, геологическую, биологическую, социальную и тому подобные формы движения материи. Современная на­учная картина мира считает эволюцию универсальной формой движения материи. В то же время, несмотря на многообразие форм движения, каче­ственные различия между ними не позволяют сводить их к чему-то одному, например биологическую форму к химической, или электромагнитную к механической.

ПРИМЕРЫ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ

Задание 5.1 (выберите варианты согласно указанной последовательности).

Укажите последовательность возникновения форм движения материи в ходе эволюции Вселенной:

Варианты ответа:

3 Биологическая. 2Химическая. 1Физическая.

Обоснование ответа. После образования Вселенной в результате Большого

Взрыва единственной формой движения была физическая. В процессе этого

этапа эволюции из кварк-глюонной плазмы образовались элементарные частицы, в том числе нуклоны и электроны, затем ядра атомов и, наконец атомы водорода и гелия. В результате термоядерного синтеза в недрах звёзд, а также при их взрывах сформировались все известные в настоящее время химические элементы. Эти элементы вступали в химические реакции, образуя разнообразные неорганические и органические химические соединения. Наконец, при определенных условиях на Земле около 3,5 млрд лет назад возникли живые организмы и началась биологическая стадия эволюции материи.

Правильной является последовательность: 1) физическая; 2) химическая; 3)биологическая.

Задание 5.2 (выберите один вариант ответа).

Понятие «движение» в естествознании означает ...

Варианты ответа:

1.Только перемещение тел в пространстве.

2.Только процесс деления клеток (митоз).

3.Только процесс химических реакций.

4.Изменение состояния тел, способ существования материи.

Обоснование ответа. Перемещение тел в пространстве — это движение в механике. Деление клеток — это «движение» в биологии. Химические ре­акции — это «движение» в химии. Общее определение движения, которое годится для всех областей естествознания, дается четвертым вариантом ответа.

Правильным является вариант ответа: 4) изменение состояния тел, способ существования материи.

Задание 5.3 (выберите один вариант ответа).

Состояние движения, которое обеспечивает стабильность предмета, сохранение его качеств, называется ...

Варианты ответа:

1. Равновесием.

2.Статикой.

3. Статичностью.

4. Покоем.

Обоснование ответа. Вариант ответа в данном задании не является очевидным. Попробуем воспользоваться методом исключения. Равновесие — это такое состояние, когда небольшие изменения приводят к возвращению системы в это состояние. В этом случае следует говорить не о стабильности самого предмета, а о стабильности его состояния, положения. Статичность — это независимость от времени. Статичность состояния — это независимость состояния от времени, при этом тело может перемещаться в пространстве с постоянной скоростью или даже вращаться, если это электрон, находящий­ся в статическом (постоянном) магнитном поле. Статика — это раздел меха­ники, изучающий тела в состоянии равновесия. Наконец, покой — это со­стояние, при котором ничего не изменяется со временем.

Правильным является вариант ответа: 4) покоем.

Задание 5.4 (выберите варианты ответа согласно указанной последова­тельности).

Расположите представления о движении в порядке их возникновения:

Варианты ответа:

1Существуют два вида движения: «естественное» и «насильственное».

2Существует один вид движения — механическое перемещение тел в пространстве и времени.

3 Существует множество форм движения материи.

Обоснование ответа. Представление о «естественном» и «насильствен­ном» движении тел существовало в Древней Греции. Например, падение тел происходит потому, что это движение «естественное». К концу XVII в., в связи с развитием классической механики единственным видом движения, к которому могут быть сведены все природные явления, считалось механиче­ское перемещение тел в пространстве и во времени. Наконец, начиная с сере­дины XIX в. и до настоящего времени сложилось представление о множест­венности форм движения материи.

Правильной является последовательность: 1) существуют два вида дви­жения: «естественное» и «насильственное»; 2) существует один вид движе­ния — механическое перемещение тел в пространстве и времени; 3) сущест­вует множество форм движения материи.

Задание 5.5 (выберите один вариант ответа).

Пространственное перемещение представляет собой ... форму движения.

Варианты ответа:

1.Химическую.

2.Электромагнитную.

3.Гравитационную.

4.Механическую.

Обоснование ответа. Сразу следует исключить ответы «химическая» и «электромагнитная». Гравитационные движения являются перемещения­ми, однако они представляют собой частный случай механической формы движения.

Правильным является вариант ответа: 4) механическую.

Задание 5.6 (выберите один вариант ответа).

Процесс превращения одних молекул в другие относится к ... формам движения материи.

Варианты ответа:

1.Физическим.

2.Механическим.

3.Биологическим.

4.Химическим.

Обоснование ответа. Ответ на вопрос этого задания не должен вызвать затруднения.

Правильным является вариант ответа: 4) химическим.

Задание 5.7 (выберите один вариант ответа).

Совокупность последовательных положений, занимаемых телом в процессе движения, — это ...

Варианты ответа:

1. Равновесие.

2.Траектория.

3.Равноускоренное движение.

4.Идеальное движение.

Обоснование ответа. Одной из основных характеристик механического движения является траектория, представляющая непрерывную линию, которую описывает точка при своем движении в координатном пространстве.

Правильным является вариант ответа: 2) траектория.

Задание 5.8 (выберите один правильный ответ).

Согласно Аристотелю, все движения делятся на два класса:

Варианты ответа:

1. Вниз и вверх.

2.Вправо и влево.

3.Естественное и насильственное.

4.Круговое и прямолинейное.

Обоснование ответа. Аристотель ввел понятие естественных и насилъственных движений тел. Для земных тел естественным является переме­щение или вниз («тяжелые» тела), или вверх («легкие» тела). Для небесных тел естественным предполагалось их круговое движение вокруг Земли как центра Космоса. Насильственное движение объяснялось действием сил на тела, и оно прекращалось, если сила переставала действовать. Представления об естественных и насильственных движениях вытекали из повседневной практики и наблюдений за движением тел в реальной жизни и были приняты в науке до эпохи Галилея и Ньютона.

Правильным является вариант ответа: 3) естественное и насильственное.

6.РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

6.1.Во времена Аристотеля взаимодействие представляли себе как одно­стороннее воздействие движущего на движимое, причем воздействие пере­дается при непосредственном контакте (первоначальная, наивная форма кон­цепции близкодействия).

6.2.В классической механике из фундаментальных взаимодействий было известно только гравитационное взаимодействие, которое описывается за­коном всемирного тяготения

где F — сила взаимодействия, G — универсальная гравитационная постоян­ная, равная 6,67-Ю^-11 Н*м²/кг², т,, т₂— массы взаимодействующих тел,r— расстояние между ними. Гравитационное взаимодействие передается через пустоту на любые расстояния с бесконечной скоростью (концепция даль­нодействия). Физическая природа других взаимодействий, например сил трения, тепловых, в то время была неизвестной.

6.3.Движение тел в классической механике описывается уравнением

F = та,

где F — сила, т — масса, а — ускорение. Это уравнение известно как второй закон Ньютона

F = dP/dt,

где Р — импульс, Р = mv. Фактически сила, действующая на то или иное тело, определяется положением этого тела относительно других тел и скоро­стью изменения этого положения. В этом смысле сила является характери­стикой взаимодействия. Сила является сугубо классическим понятием. В квантовой механике этого понятия нет.

6.4.В большинстве случаев сила подчиняется принципу суперпозиции, когда результирующая сила F, действующая на объект со стороны других тел, равна векторной сумме сил F_;, действующих на объект со стороны каж­дого тела

F= ∑ F_i

6.5.В 1830-е годы великий английский физик М. Фарадей выдвинул но­вый подход к природе электрических взаимодействий, который стали назы­вать концепцией близкодействия. В соответствии с этой концепцией тело А, имеющее заряд q_A, создает в пространстве то, что Фарадей назвал электриче­ским полем. Другое тело B, имеющее заряд q_B, «чувствует» это поле в том месте, где оно (тело В) находится. Это проявляется в том, что на тело В дейст­вует сила

k — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц зрения, г— расстояние между телами A и В, е_г— единичный вектор правлении от А к В. То же самое можно сказать и о заряженном теле А, которое со стороны электрического поля, созданного телом В, действует сила F_a = -F_B. Таким образом, введенное Фарадеем поле является как бы промежуточным звеном, «переносчиком» электрического взаимодействия.

6.6.В современной научной картине мира рассматриваются четыре фунда- ментальных взаимодействия: сильное, слабое, электромагнитное и грави­тационное. Как и в случае с гравитационным полем, существуют объекты (элементарные частицы), являющиеся источниками соответствующего взаимодействия, и частицы — переносчики взаимодействия. Источниками сильного взаимодействия являются адроны (к ним относятся и нуклоны — протоны и нейтроны), а сам процесс сильного взаимодействия рассматривается как обмен глюонами. Электромагнитное взаимодействие переносится фотонами и и осуществляется между электрически заряженными телами. Слабое взаимодействие имеет место в ядерных процессах, его участники — все из- 'ные элементарные частицы, а частицы, переносящие это взаимодействие,. называются промежуточными бозонами. Наконец, гравитационное взаимод ействие имеет место между всеми частицами (телами), а сам процесс взаи- модействия — это обмен гравитонами.

6.7.Эффективность всех этих взаимодействий определяется массой частиц-переносчиков и способностью его зарядов (не только электрических) взаимно компенсироваться. Самое эффективное («сильное») — это сильное взаимодействие, правда, оно быстро уменьшается с расстоянием и на длине -10-¹⁵ м уже равно нулю. Следующим является электромагнитное взаимодействие, его радиус действия неограничен, правда, сила уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния (закон Кулона). Слабое взаимодействие во много раз «слабее» электромагнитного и тоже, как сильное, проявляется на очень малых расстояниях (< 10-¹⁶ м). Самое слабое — это гравитационное взаимодействие.

6.8.В микромире, в первую очередь в ядрах атомов, преобладает сильное взаимодействие, хотя важную роль играют и слабое, и электромагнитное. В макро-мире (начиная с атомных масштабов и заканчивая свойствами вещества) главным становится электромагнитное взаимодействие, небольшую роль играет грави- тационное взаимодействие. В мегамире (планетные системы, звезды, галактики) определяющим становится гравитационное взаимодействие, лишь в некоторых процессах слабо проявляется электромагнитное взаимодействие.

ПРИМЕРЫ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ

Задание 6.1 (выберите один вариант ответа).

Фундаментальные взаимодействия по величине относительной интенсивности (от большей к меньшей) располагаются в следующем порядке:

Варианты ответа:

1.Слабое, гравитационное, сильное, электромагнитное.

2.Электромагнитное, гравитационное, сильное, слабое.

3.Гравитационное, электромагнитное, слабое, сильное.

4.Сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное.

Обоснование ответа. В настоящее время известны четыре фундаменталь­ные взаимодействия. Самое интенсивное из них — сильное (или ядерное). Оно связывает нуклоны в ядре и действует на очень малых расстояниях (по­рядка размеров ядра). Примерно в сто раз слабее электромагнитное взаимо­действие, которое имеет характер притяжения или отталкивания между элек­трическими зарядами. Имеет неограниченный радиус действия. Следующим по порядку в сторону уменьшения интенсивности идет слабое взаимодейст­вие, которое, как и сильное, проявляется на очень малых расстояниях. Иг­рает важную роль в термоядерных реакциях. Наконец, самым «слабым» яв­ляется универсальное гравитационное взаимодействие.

Правильным является вариант ответа: 4) сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное.

Задание 6.2 (заполните пропуск).

Стабильное вращение планет Солнечной системы вокруг Солнца обеспе­чивается за счет ... взаимодействия.

Варианты ответа:

1.Электромагнитного.

2.Слабого.

3.Гравитационного.

4.Сильного.

Обоснование ответа. В масштабах мегамира определяющим взаимодей­ствием становится гравитационное.

Правильным является вариант ответа: 3) гравитационного.

Задание 6.3 (выберите один вариант ответа).

Взаимодействие, которое имеет универсальный характер, выступает все­гда в виде сил притяжения, является самым слабым на ядерных расстояни­ях, называется ...

Варианты ответа:

1.Гравитационным.

2.Электромагнитным.

3.Слабым.

4.Сильным.

Обоснование ответа. Универсальным, имеющим характер притяжения, самым слабым на ядерных расстояниях является гравитационное взаимо­действие. Следует отметить, что на совсем малых расстояниях (порядка так называемой «планковской длины» 10^_33см) гравитационное взаимодейст­вие по силе «догоняет» все остальные фундаментальные взаимодействия.

Правильным является вариант ответа: 1) гравитационным.

Задание 6.4 (выберите один вариант ответа).

Квантово-полевая модель взаимодействия возникла на основе концепции ...

Варианты ответа:

1.Корпускулярно-волнового дуализма.

2.Дальнодействия.

3.Суперпозиции.

4.Дополнительности.

Обоснование ответа. Название «квантово-полевая модель взаимодейст­вия» возникла в физике, когда стало ясно, что электромагнитные волны (свет) ведут себя в одних экспериментах как волны, а в других — как части­цы, обладающие определенными порциями (квантами) энергии. Электро­магнитное взаимодействие при таком подходе стали интерпретировать как обмен квантами электромагнитного поля. Этим и определяется выбор перво­го варианта ответа на поставленный вопрос.

Правильным является вариант ответа: 1) корпускулярно-волнового дуа­лизма.

Задание 6.5 (выберите несколько вариантов ответа).

Фундаментальные взаимодействия характеризуются ...

Варианты ответа:

1.Направлением воздействия, энергией.

2.Степенью универсальности, единицей измерения.

3.Радиусом действия, частицей-переносчиком.

4.Константой взаимодействия, временем действия.

Обоснование ответа. Когда классифицируют фундаментальные взаимо­действия, то в первую очередь интересуются их частицами-переносчиками. Сильное взаимодействие переносится глюонами, электромагнитное — фото­нами, слабое — бозонами, а гравитационное — гравитонами. Важной харак­теристикой фундаментальных взаимодействий является радиус действия. Для сильного и слабого взаимодействия этот радиус очень мал, порядка размеров ядра (а для слабого и того меньше). Интенсивности взаимодействий сравнива­ют, указывая их безразмерные константы. Например, для сильного это 14,6, для электромагнитного — 1/137, для слабого — 10^-10, для гравитационного — 10-¹⁸. С интенсивностью взаимодействия тесно связано время действия.

Правильными являются варианты ответов: 3) радиусом действия, частицей-переносчиком; 4) константой взаимодействия, временем действия.

Задание 6.6 (выберите один вариант ответа).

Согласно концепции ... любое взаимодействие между структурами мо­жет быть передано только между соседними точками пространства за конеч­ный промежуток времени.

Варианты ответа:

1.Причинности.

2.Близкодействия.

3.Дальнодействия.

4.Континуальности.

Обоснование ответа. Во времена Ньютона общепринятой была концеп­ция дальнодействия, в соответствии с которой взаимодействие передается мгновенно через пустое пространство. Нужно признать, что сам Ньютон скеп­тически относился к этой концепции, считая ее недостаточно физичной. В на­чале XIX в. великий английский физик М. Фарадей реанимировал другую концепцию взаимодействия — близкодействие. В соответствии с этой кон­цепцией взаимодействие передается от одного взаимодействующего объекта к другому с помощью «посредника» — физического поля. При этом, как ста­ло ясно впоследствии, это взаимодействие передается с конечной скоростью, не превышающей скорости света.

Правильным является вариант ответа: 2) близкодействие.

Задание 6.7 (выберите один вариант ответа).

За процесс излучения фотонов, за связь атомных электронов с ядром и связь атомов в молекулах ответственно ... взаимодействие.

Варианты ответа:

1.Гравитационное.

2.Слабое.

3.Сильное.

4.Электромагнитное.

Обоснование ответа. Правильный ответ на этот вопрос находится в п. 6.8 основных сведений: в макромире определяющим является электромагнит­ное взаимодействие.

Правильным является вариант ответа: 4) электромагнитное.

Задание 6.8 (выберите несколько вариантов ответа).

Гравитационное взаимодействие ...

Варианты ответа:

1.В мегамире является определяющим.

2.Переносится фотонами.

3.Не действует в макромире.

4.Свойственно всем материальным объектам.

Обоснование ответа. Гравитационное взаимодействие является опре­деляющим в мегамире, однако оно свойственно всем материальным объек­там, поэтому проявляется и в макромире. Переносится гравитационное взаимодействие не фотонами, а гравитонами (гипотетическими элементар­ными частицами).

Правильными являются варианты ответа: 1) в мегамире является опре­деляющим; 4)свойственно всем материальным объектам.

II

ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ, СИММЕТРИЯ

7.

ПРИНЦИПЫ СИММЕТРИИ, ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

7.1.Симметрия — это инвариантность (неизменность) некоторых сторон, процессов и отношений объектов относительно тех или иных преобразований . Симметричными могут быть вещи, процессы, взаимодействия, законы, систематические уравнения, произведения искусства и т. д.

7.2.Если законы, устанавливающие соотношение между величинами, характеризующими систему, или определяющие изменение этих величин со временем, не изменяются при определенных операциях (преобразованиях), то говорят, что эти законы обладают симметрией (или инвариантны) относительно данных преобразований. Такими преобразованиями могут быть перенос (сдвиг) системы как целого в пространстве, поворот системы как целого в пространстве, изменение начала отсчета времени и др. Важную роль в физике имеют так называемые дискретные преобразования (перестановка одинаковых частиц, симметрия между кварками и антикварками и т. д.).

7.3. Симметрия физических законов относительно сдвигов в пространстве означает эквивалентность всех точек пространства, т. е. отсутствие в нем выделенных точек (однородность пространства).

7.4. Симметрия физических законов относительно поворотов в пространстве означает эквивалентность всех направлений в пространстве (изотропностъ пространства).

7.5. Симметрия относительно изменения начала отсчета времени означает, что физические законы не меняются со временем (однородность времени). 7.6.Теорема Нётер гласит: каждому непрерывному преобразованию симметрии независимых координат и времени соответствует физическая величина, которая не изменяется (сохраняется) для системы, обладающей этой симметрией. Следствия из этой теоремы:

1. Из симметрии физических законов относительно сдвига замкнутой системы в пространстве (однородности пространства) следует закон сохранения импулъса.

2. Из симметрии физических законов относительно поворота замкнутой системы как целого в пространстве (изотропности пространства) следует закон сохранения момента импульса.

3.Из симметрии физических законов относительно изменения начала отсчета времени (однородности времени) следует закон сохранения энергии.

7.7.Из симметрии физических законов относительно локальных калиб­ровочных преобразований следует закон сохранения заряда (электрическо­го, гиперзаряда и др.).

7.8.Геометрическая симметрия связана с преобразованием координат и времени.

7.9.Калибровочная симметрия связана с определенной группой преобра­зований (калибровочных преобразований), не зависящих от пространствен­но-временной точки. Примером таких преобразований является умножение волновой функции на фазовый множитель: ψ → ψу^ißz

7.10 .Динамическая симметрия системы рассматривает преобразования, включающие переходы между состояниями системы с различной энергией. В частности, группу таких преобразований образует весь спектр стационар­ных состояний системы.

7.11.Киралъная (хиральная) симметрия встречается в квантовой теории поля и отражает определенную симметрию уравнений движения относитель­но перемешивания состояний частиц с различными электрическими заряда­ми и с различной внутренней четностью. Эта симметрия не зависит от точек пространства-времени, поэтому относится к калибровочной симметрии. Этот термин используется также для обозначения «винтовой» асимметрии моле­кул. В таких средах может происходить вращение азимута поляризации све­та (оптическая активность).

7.12.Живые организмы обладают киральной асимметрией: биополиме­ры живых организмов представляют собой «винтовую» структуру преиму­щественно с левым направлением вращения. Эту асимметрию связывают с эволюцией живых организмов.

7.13.Системная симметрия отражает неизменность свойств (инвариант­ность) при преобразовании структуры системы.

7.14.В настоящее время многие непрерывные и скачкообразные измене­ния в природе связывают с нарушением той или иной симметрии. Примером такого самопроизвольного (спонтанного) нарушения симметрии служит воз­никновение Вселенной (модель Большого Взрыва) и следующие за этим про­цессы образования элементарных частиц и более сложных структур.

ПРИМЕРЫ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ

Задание 7.1 (выберите один вариант ответа).

Инвариантность свойств объекта по отношению к каким-либо преобразо­ваниям над ним — это ...

Варианты ответа:

1.Нейтральность.

2.Эквивалентность.

3.Устойчивость.

4.Симметрия.

Обоснование ответа. По определению, инвариантность (неизменность по форме) свойств по отношению к каким-либо преобразованиям называется симметрией.

Правильным является вариант ответа: 4) симметрия.

Задание 7.2 (выберите один вариант ответа).

Сохранение свойств объекта при совершении над ним преобразований есть ...

Варианты ответа:

1.Хиральность (киральность).

2.Суперпозиция.

3.Симметрия.

4. Асимметрия.

Обоснование ответа. В предложенных вариантах ответа три связаны с понятием симметрии. Это — хиральность (киральность), симметрия и асимметрия. Хиральность (киральность) связана с «винтовой» симметрией объекта и является лишь одним из видов симметрии. Асимметрия — это отсутствиe симметрии. Таким образом, наиболее общим ответом на вопрос задания является «симметрия».

Правильным является вариант ответа: 3) симметрия

Задание 7.3 (выберите один вариант ответа).

Симметрии, выражающие свойства пространства и времени, относятся к… формам симметрии.