Jump to content

Инвариант (физика)

(Перенаправлено с Инвариантного количества )

В теоретической физике инвариант это наблюдаемая , величина физической системы которая остается неизменной при некоторых преобразованиях . Инвариантность, как более широкий термин, также применяется к неизменению формы физических законов при преобразовании и по объему ближе к математическому определению . Инварианты системы глубоко связаны с симметриями, налагаемыми ее окружением.

Инвариантность — важное понятие в современной теоретической физике, и многие теории выражаются через их симметрии и инварианты.

В классической и квантовой механике инвариантность пространства при перемещении приводит к тому, что импульс является инвариантом и сохраняет импульс , тогда как инвариантность начала времени, то есть сдвиг во времени, приводит к тому, что энергия является инвариантом и сохраняет энергию . В общем, согласно теореме Нётер , любая инвариантность физической системы при условии непрерывной симметрии приводит к фундаментальному закону сохранения .

В кристаллах электронная плотность периодична и инвариантна по отношению к дискретным перемещениям векторов элементарной ячейки. В очень немногих материалах эта симметрия может быть нарушена из-за усиленных электронных корреляций .

Другими примерами физических инвариантов являются скорость света , а также заряд и масса частицы, наблюдаемые из двух систем отсчета , движущихся относительно друг друга (инвариантность относительно преобразования Лоренца пространства-времени [1] ), а также неизменность времени и ускорения при преобразовании Галилея между двумя такими системами отсчета, движущимися с малыми скоростями.

Величины могут быть инвариантными относительно некоторых распространенных преобразований, но не относительно других. Например, скорость частицы инвариантна при переключении представления координат с прямоугольных на криволинейные координаты, но не инвариантна при преобразовании между системами отсчета, движущимися относительно друг друга. Другие величины, например скорость света, всегда инвариантны.

Говорят, что физические законы инвариантны относительно преобразований, если их предсказания остаются неизменными. Обычно это означает, что форма закона (например, тип дифференциальных уравнений, используемых для описания закона) не изменяется при преобразованиях, так что не получается никаких дополнительных или других решений.

Например, правило, описывающее силу гравитации Ньютона между двумя кусками материи, одинаково, независимо от того, находятся они в этой галактике или в другой ( трансляционная инвариантность в пространстве). Сегодня оно такое же, как и миллион лет назад (трансляционная инвариантность во времени). Закон не работает по-разному в зависимости от того, находится ли один кусок к востоку или северу от другого ( вращательная инвариантность ). Закон также не нужно менять в зависимости от того, измеряете ли вы силу между двумя кусками на железнодорожной станции или проводите тот же эксперимент с двумя кусками в равномерно движущемся поезде ( принцип относительности ).

- Дэвид Мермин : Пришло время - Понимание теории относительности Эйнштейна , Глава 1

Ковариация и контравариантность обобщают математические свойства инвариантности в тензорной математике и часто используются в электромагнетизме , специальной теории относительности и общей теории относительности .

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Французский, AP (1968). Специальная теория относительности . WW Нортон и компания. ISBN  0-393-09793-5 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 337d150cd03ec6c958c116024395244e__1721676420
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/33/4e/337d150cd03ec6c958c116024395244e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Invariant (physics) - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)