Պահպանման օրենքներ

Պահպանման օրենքներ, ֆիզիկական օրինաչափություններ, որոնց համաձայն մեկուսացած համակարգերում ֆիզիկական որոշ մեծությունների թվային արժեքները տարբեր պրոցեսներում ժամանակի ընթացքում չեն փոխվում։

Պահպանման գաղափարը երևան է եկել անտիկ բնափիլիսոփայական ուսմունքներում, որոնց բնորոշ են անփոփոխ սկզբնատարրերի որոնումները։ Այս գաղափարը մարմնավորվել է Դեմոկրիտի ատոմիստական ուսմունքում։ Ընդհանրապես, պահպանման օրենքները ճշգրիտ ձևակերպում են մատերիայի անստեղծելիության, տարածության և ժամանակի հետ նրա միասնության վերաբերյալ ընդհանուր փիլիսոփայական, աշխարհայացքային դրույթները։

Նյոթերի թեորեմ

Տարածության մեջ և ժամանակի ընթացքում ֆիզիկական համակարգերի զարգացումը նկարագրող հավասարումներն օժտված են որոշակի սիմետրիայի հատկությամբ։ Այսպես, հորիզոնի նկատմամբ անկյունով նետված մարմնի շարժման բնույթը չի փոխվում, եթե հաշվարկման համակարգի սկզբնակետը տեղափոխվում է հաստատուն մեծությամբ։ Շարժման օրենքների նշված սիմետրիան (տարածության համասեռությունը) հանգեցնում է որոշակի ֆիզիկական մեծության՝ իմպուլսի պահպանմանը (տես իմպուլսի պահպանման օրենք)։ Նման ձևով էներգիայի պահպանման օրենքը հետևում է ժամանակի համասեռությունից, իսկ շարժման քանակի մոմենտի պահպանման օրենքը՝ տարածության իզոտրոպությունից։

Բերված օրինակները XX դ․ սկզբին Դավիթ Հիլբերտի, Ֆելիքս Կլայնի, էմմի Նյոթերի աշխատանքներում սահմանված թեորեմի մասնավոր դեպքերն են։ Այդ թեորեմը (Նյոթերի թեորեմ) պնդում է, որ ֆիզիկական համակարգի որոշակի սիմետրիայի առկայությունը միշտ հանգեցնում է որոշակի պահպանման օրենքի։ Այն դեպքերում, երբ ուսումնասիրվող սիմետրիան մոտավոր է, այսինքն՝ խախտվում է այս կամ այն լրացուցիչ փոխազդեցությունների կամ պայմանների առկայությամբ, պահպանման օրենքն էլ է մոտավոր։ Այդպիսի մոտավոր պահպանման օրենքներ հաճախ են հանդիպում տարրական մասնիկների ֆիզիկայում։ Օրինակ, ատոմի միջուկում պրոտոնի և նեյտրոնի միջև գործող միջուկային ուժերը (ուժեղ փոխազդեցություններ) չեն փոխվում հայելային անդրադարձման ժամանակ, այսինքն՝ ձախ կոորդինատական համակարգից աջին անցնելիս։ Սակայն թույլ փոխազդեցությամբ պայմանավորված նեյտրոնի բետա-տրոհումն արդեն այդ հատկությամբ օժտված չէ։ Համապատասխանաբար, առաջին դեպքում տեղի ունի համակարգի տարածական զույգության պահպանման օրենքը, իսկ մյուս դեպքում արդեն այդ մեծությունը չի պահպանվում (տես Լյոնդերս-Պաուլիի թեորեմ)։

Այսպիսով, պահպանման այս կամ այն օրենքի բացարձակ կամ հարաբերական լինելը կապված է համապատասխան սիմետրիայի բացարձակության կամ հարաբերականության հետ։ Պահպանման օրենքների, մասնավորապես, էներգիայի պահպանման օրենքի փորձնական ստուգումը ֆիզիկայի պատմության ընթացքում եղել է կենտրոնական խնդիր։ Մինչև այժմ ստացված փորձնական տվյալների ամբողջությունն ապացուցում է այդ օրենքի բացարձակ բնույթը։ Ի տարբերություն բացարձակ (համընդհանուր) պահպանման օրենքի (էներգիայի, շարժման քանակի, շարժման քանակի մոմենտի, լիցքի պահպանման օրենքի), հարաբերական (մասնակի) պահպանման օրենքները (զույգության, իզոտոպ սպինի պահպանման օրենքները և այլն) իրականանում են միայն որոշակի պայմաններում։

Պահպանման օրենքները գիտական և գործնական կարևոր նշանակություն ունեն հատկապես այն դեպքերում, երբ համակարգի բարդության պատճառով բացակայում է դրա էվոլյուցիայի լրիվ նկարագիրը։ Պահպնանման օրենքներ այս դեպքում կատարում են սահմանափակող գործոնի դեր՝ ապահովելով ջոկման կանոնները։ Ֆիզիկայի պատմությանը հայտնի են առաջին կարգի հավերժական շարժիչ ստեղծելու բազմաթիվ փորձեր, և միայն էներգիայի պահպանման օրենքի բացարձակության հաստատումը վերջ դրեց այդ ապարդյուն փորձերին։ Բարիոնային լիցքի պահպանումը տարրական մասնիկների ֆիզիկայում ապահովում է, մասնավորապես, պրոտոնի կայունությունը՝ արգելելով դրա տրոհումը (օրինակ, պոզիտրոնի և գամմա քվանտի)։ Փորձերից ստացված տվյալների համաձայն, պրոտոնի կյանքի տևողության վերին սահմանը 10³⁰ տարի է։ Թույլ, էլեկտրամագնիսական և ուժեղ փոխազդեցությունների միասնական տեսության վրա հիմնված տեսական գնահատումներից հետևում է, որ բարիոնային լիցքի պահպանման օրենքը կարող է ունենալ հարաբերական բնույթ, այդ պատճառով պրոտոնն անկայուն մասնիկ է՝ 10³¹—10³³ տարի կյանքի տևողությամբ։ Մեծ միասնացման տեսության այս հետևանքի փորձնական ստուգումը, որը սկզբունքային նշանակություն ունի գիտության համար, ձեռնարկվել է աշխարհի տարբեր լաբորատորիաներում։

Գրականություն

• Ֆեյնման Ռ․, Ֆիզիկական օրենքների բնույթը, Ե․, 1975։
• Овчинников Н․ Փ-, Принципы сохранения, М․, 1966․

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից։