Erhaltungssatz

Geschichte

Lange Zeit glaubte man, dass diese Gesetze für die Menge an Masse und Energie im Universum gelten. Später sagte Albert Einstein, dass sie nicht vollständig wahr seien. Er sagte, dass sich Masse in Energie umwandeln könne (oder umgekehrt). Wenn dies geschähe, würde es gegen die Erhaltungssätze verstoßen, denn wenn Masse in Energie umgewandelt wird, sinkt die Gesamtmenge der Masse, und die Gesamtmenge der Energie steigt.

Einstein sagte, dass die Erhaltungssätze immer noch angewendet werden könnten, wenn die gesamte Masse und die gesamte Energie kombiniert würden. Er sagte, dass, obwohl sich die Masse oder die Energie ändert, die Summe, wenn sie addiert werden, sich nicht ändert. Jetzt gibt es also nur noch einen einzigen Erhaltungssatz für Masse und Energie zusammen.

Probleme

Natürlich wird die Masse in Kilogramm und die Energie in Joule gemessen. Sie können nicht direkt zusammengezählt werden, aber Einstein hat einen Weg gefunden, sie zu addieren. Er schuf die Gleichung E = m c 2 {\Darstellungsstil E=mc^{2}} . Diese Gleichung besagt, dass vor der Addition der Massenmenge zur Energiemenge die Masse mit der Lichtgeschwindigkeit und dann wieder mit der Lichtgeschwindigkeit multipliziert werden muss.

Zweck

Einige der Dinge, von denen angenommen wird, dass sie konserviert werden sollten, sind

• Dynamik
• Masse und Energie addiert
• Einsparung von Energie
• Erhaltung der Masse
• Drehimpuls
• Gebühr

Naturschutzgesetze sind für Menschen hilfreich, wenn sie Probleme in der Physik haben. Denn wenn sie wissen, dass eine Sache konserviert ist, erhalten sie mehr mathematische Informationen über die Sache, mit der sie das Problem lösen.

Emmy Noether zeigte, dass Erhaltungssätze aus Symmetrien in den Gesetzen der Physik entstehen können. Dieses Theorem, das als Noether-Theorem bezeichnet wird, gibt den Physikern ein äußerst leistungsfähiges Werkzeug an die Hand, mit dem sie versuchen können, komplizierte Probleme zu lösen.

Zum Beispiel:

• Da es keine absolute, sondern nur eine relative Position gibt, können wir erreichen, dass die Gesamtdynamik eines geschlossenen Systems erhalten bleibt.
• Da es keine absolute Zeit, sondern nur eine relative Zeit gibt, können wir feststellen, dass die Gesamtenergie eines geschlossenen Systems erhalten bleibt.
• Da es keine absolute Orientierung oder Vorzugsrichtung im Raum gibt, sondern nur eine relative Orientierung, können wir erreichen, dass der Gesamtdrehimpuls eines geschlossenen Systems erhalten bleibt.
• Es gibt ausgefeiltere Symmetrien, wie die lokale Spurweiteninvarianz, die zur Erhaltung der Ladung führen.

Arten von Erhaltungsgesetzen

Es gibt zwei Arten von Naturschutzgesetzen, globale und lokale.

Globaler Naturschutz

Ein globales Erhaltungsgesetz besagt nur, dass sich die Gesamtmenge von etwas im Universum in der Zeit nicht ändert.

Lokale Konservierung

Ein lokales Naturschutzgesetz sagt etwas mehr als das. Er besagt, wenn sich an einem Ort etwas verändert hat, dann deshalb, weil es an diesen Ort hinein- oder hinausgezogen ist, und wir können diese Bewegung messen.