Zákon zachování

Historie

Dlouhou dobu si lidé mysleli, že tyto zákony platí pro množství hmoty a energie ve vesmíru. Později Albert Einstein řekl, že nejsou zcela pravdivé. Řekl, že hmota se může měnit v energii (nebo naopak). Pokud by se tak stalo, bylo by to v rozporu se zákony zachování, protože pokud by se hmota změnila na energii, celkové množství hmoty by se snížilo a celkové množství energie by se zvýšilo.

Einstein řekl, že zákony zachování lze použít i v případě, že se veškerá hmota a energie spojí. Řekl, že i když se hmotnost nebo energie mění, jejich součet se po sečtení nemění. Nyní tedy existuje pouze jeden zákon zachování pro hmotu a energii dohromady.

Problémy

Hmotnost se samozřejmě měří v kilogramech a energie v joulech. Nelze je přímo sčítat, ale Einstein našel způsob, jak je sčítat. Vytvořil rovnici E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}}. . Tato rovnice znamená, že před sečtením množství hmoty s množstvím energie je třeba hmotnost vynásobit rychlostí světla a poté opět rychlostí světla.

Účel

Některé z věcí, o nichž se předpokládá, že jsou zachovány, jsou:

• hybnost
• hmotnost a energie sečtené dohromady
• Zachování energie
• Zachování hmotnosti
• úhlový moment
• nabíjení

Zákony zachování jsou pro lidi užitečné, když řeší problémy ve fyzice. Pokud totiž vědí, že se daná věc zachovává, získají více matematických informací o věci, o které řeší problém.

Emmy Noether ukázal, že zákony zachování lze považovat za důsledek symetrie fyzikálních zákonů. Tato věta, nazývaná Noetherova věta, dává fyzikům mimořádně mocný nástroj k řešení složitých problémů.

Například:

• Protože neexistuje absolutní poloha, ale pouze relativní poloha, můžeme získat, že celková hybnost uzavřené soustavy se zachovává.
• Protože neexistuje absolutní čas, ale pouze čas relativní, můžeme dostat, že celková energie uzavřeného systému se zachovává.
• Protože v prostoru neexistuje absolutní orientace ani preferovaný směr, ale pouze relativní orientace, můžeme dostat, že celkový úhlový moment hybnosti uzavřené soustavy se zachovává.
• Existují složitější symetrie, jako je lokální invariace měřidla, které vedou k zachování náboje.

Typy zákonů zachování

Zákony zachování mohou být dvojího typu, globální nebo lokální.

Globální ochrana přírody

Globální zákon zachování pouze říká, že celkové množství něčeho ve vesmíru se v čase nemění.

Místní ochrana přírody

Místní zákon o ochraně přírody říká o něco víc. Říká, že pokud se množství něčeho na jednom místě změnilo, je to proto, že se to do tohoto místa přesunulo nebo z něj odešlo, a my tento pohyb můžeme změřit.