ПРИНЦИП

ПРИНЦИП — (1) главное, исходное положение какой-либо науки, теории, учения и т.д.; (2) основа действия какого-либо механизма, прибора, устройства; (3) П. вариационный положение, отражающее общие закономерности механических явлений и устанавливающее свойства, которыми истинное (действительное) движение (или состояние) механической системы отличается от всех кинематически возможных движений (состояний). На основе П. вариационного составляют уравнения движения механической системы и изучают общие свойства этих движений. Напр. принцип наименьшего действия (см.) эквивалентен законам механики (см.), а принцип Ферми — законам отражения (см.) и преломления (см.) света (см.). П. вариационный используют (при соответствующем обобщении понятий) в механике сплошных сред, термодинамике, электродинамике, квантовой механике, теории относительности и др.; (4) П. взаимности (в электродинамике) устанавливает соответствие свойств системы при передаче сигналов в прямом и обратном направлениях (напр. антенна (см.) одновременно может быть и передающей, и приёмной). К числу обратимых устройств относятся, напр. электродинамические, электромагнитные, пьезоэлектрические преобразователи и др. П. взаимности выполняется в разнообразных системах (магнитных, электрических, акустических, механических и др.); (5) П. Гюйгенса — П., в соответствии с которым каждая точка поверхности (среды) волнового фронта, вовлечённая в волновое движение, является точечным источником новой (вторичной) сферической волны, называемой элементарной сферической волной. Наблюдаемый волновой фронт представляет собой результат сложения множества элементарных волн. При этом предполагается, что вторичные волны излучаются только по направлению луча. Поверхность, касательная ко всем вторичным волнам, представляет собой волновую поверхность в следующий момент времени. П. Гюйгенса справедлив для всех видов волн (см.) и даёт объяснение дифракции (см.), а также законам отражения (см.) и преломления (см.) света (см.); (6) П. Гюйгенса—Френеля П., на котором основано решение задач о распространении волн, особенно световых. Согласно этому П. каждая точка пространства, которой достигла в данный момент распространяющаяся волна, становится источником элементарных сферических волн. В результате интерференции (см.) этих волн их огибающая образует волновую поверхность. П. Гюйгенса—Френеля объясняет явление, наблюдаемое при встрече волн с широкими отверстиями в преграде их распространения. Отсутствие волн в стороне от направления первичной волны за широким отверстием объясняется тем, что вторичные когерентные волны, испускаемые разными участками отверстия, интерферируют между собой. Волны отсутствуют в тех местах, где для вторичных волн от разных участков выполняются условия интерференционных минимумов; (7) П. д’Аламбера (П. динамического равновесия) — один из основных П. динамики (см.), согласно которому, если к действующим (активным) силам, приложенным к некоторому телу, и силам реакции связи присоединить силы инерции (см.), то получится уравновешенная система сил, что позволяет считать тело в состоянии покоя. П. д’Аламбера позволяет решать задачи динамики методами статики (см.) путём составления уравнений равновесия (напр. в теории машин и механизмов и др.); (8) П. запрета — принцип Паули (12); (9) П. наименьшего действия — один из вариационных принципов (см.) механики, согласно которому для данного класса сравниваемых движений механической системы действительным (истинным) будет то, для которого физ. величина, называемая действием, имеет наименьшее значение. При этом действие определяется произведением энергии на время. При соответствующем обобщении понятий П. наименьшего действия находит приложения в механике непрерывной среды, небесной механике, электродинамике, квантовой механике и др.; (10) П. наложения — принцип суперпозиции (15); (11) П. относительности: а) П. Галилея — положение, утверждающее относительность механического движения и одинаковость законов классической механики (см.) в разных инерционных системах отсчёта при одинаковых начальных условиях. Обобщение П. относительности Галилея применительно ко всем физ. явлениям (исключая тяготение) осуществлено А. Эйнштейном в теории относительности (см.); б) П. Эйнштейна — фундаментальный физ. закон, согласно которому любой физ. процесс протекает одинаково в изолированной материальной системе, находящейся в состоянии покоя, и в такой же системе, находящейся в состоянии равномерного прямолинейного движения. Состояния движения и покоя определяются здесь по отношению к произвольно выбранной инерциальной системе отсчёта (при одинаковых начальных условиях). Физически эти состояния равноправны. Эквивалентная формулировка этого П.: законы физики имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах отсчёта. Кроме этого утверждения устанавливается постулат о предельной скорости распространения взаимодействий, которая совпадает со скоростью света в вакууме. Постулат о независимости скорости движения источника света в вакууме и наблюдателя лег в основу специальной (частной) теории относительности Эйнштейна; (12) П. Паули (принцип запрета) — фундаментальный закон природы, согласно которому в одном и том же квантовом состоянии (см. квантовая механика (2)) может находиться не более одной частицы с полуцелым спином (см.). Эквивалентная формулировка П. Паули: в атоме не может быть двух электронов, характеризующихся одинаковыми значениями полного набора четырёх квантовых чисел (главного, орбитального, магнитного, спинового), которые определяют специфику движения электронов вокруг ядра, энцесетические состояния атомов и молекул и др. Этот П. объясняет предельную ёмкость электронных оболочек и подоболочек атомов. Квантовые же числа представляют собой целые или дробные числа, определяющие возможные дискретные значения физ. величин, характеризующих квантовые системы (атомное ядро, атом, молекулу и др.) и отдельные составные элементарные и фундаментальные частицы. Ступенчатое заполнение оболочек определяется фундаментальным законом построения электронных конфигураций атомов по мере роста заряда ядра атома. Следствием этой схемы заполнения оболочек и подоболочек является структура Периодической системы элементов (см. закон Менделеева), (13) П. приоритетный (в вычислительной технике) — система условий, определяющая очерёдность выполнения программ (см.), обращения к памяти (см.), обслуживания абонентов, а также работы процессора с периферийным оборудованием; (14) П. причинности — одна из форм всеобщей связи и взаимозависимости явлений физ. мира, устанавливающая допустимые пределы влияния физ. событий друг на друга; исключает влияние данного события на все прошедшие события («будущее не влияет на прошлое», «событие-причина предшествует по времени событию-следствию»). Если произошли два события, причём первое — причина второго, значит, первое событие произошло раньше, чем второе. П. причинности связан с понятием времени (см.) в теории относительности (см.), в которой понятия «раньше» и «позже» не имеют смысла, т.к. само время относительно. Событие, более раннее для одного наблюдателя, представляется др. наблюдателю более поздним. Именно такая ситуация возникает, когда пространственное расстояние между событиями столь велико, а временной интервал между ними столь мал, что эти события могли бы быть связаны лишь сигналом, распространяющимся в вакууме быстрее света (см. принцип относительности Эйнштейна) (11, б); (15) П. суперпозиции (принцип наложения, имеющий различные трактовки) — 1) в механике: а) материальная точка движется под действием двух сил точно так же, как под действием одной силы, равной их геометрической сумме; б) если тело совершает несколько колебаний, то эти колебания складываются независимо друг от друга в результирующее колебание (Лиссажу фигуры), в) в каждой точке, которой достигают волны от разных источников, результат действия нескольких волн в любой момент времени равен сумме результатов действия каждой волны в отдельности; 2) в электродинамике — вектор напряжённости электрического (магнитного) поля, создаваемого совокупностью электрических зарядов и токов, равен сумме векторов напряжённости всех электрических (магнитных) полей, создаваемых этими зарядами и токами по отдельности; 3)в электротехнике — сила тока в любой линейной цепи, вызываемого действием нескольких источников, равна сумме сил токов в этой ветви (участке), возникающих под действием каждого источника в отдельности, при равенстве нулю остальных ЭДС или токов источников, т.е. при их отсутствии; (16) П. управления (в автоматических системах) — устранение млн. уменьшение вызванного возмущением (см. (3)) отклонения регулируемой величины от заданного (требуемого) значения путём измерения этого возмущения, его функционального преобразования и выработки соответствующего регулирующего воздействия; (17) П. Ферма — основной принцип геометрической оптики (см.), утверждающий в простейшем случае, что луч (см.) света всегда распространяется в пространстве между двумя точками по тому пути, вдоль которого время его прохождения меньше (или максимально), чем вдоль любого из др. путей, соединяющих эти точки. В волновой оптике П. Ферма представляет собой предельный случай принципа Гюйгенса — Френеля (см. (6)), являясь одним из видов вариационных принципов (см. (3)). Во всех случаях, когда необходимо учитывать дифракцию (см.), П. Ферма (как и геометрическая оптика вообще) перестаёт быть применим.