Loi de conservation

Histoire

Pendant longtemps, les gens ont pensé que ces lois étaient vraies pour la quantité de masse et d'énergie dans l'univers. Plus tard, Albert Einstein a dit qu'elles n'étaient pas complètement vraies. Il a dit que la masse pouvait se transformer en énergie (ou l'inverse). Si cela se produisait, cela irait à l'encontre des lois de conservation car si la masse se transformait en énergie, la quantité totale de masse diminuerait et la quantité totale d'énergie augmenterait.

Einstein a déclaré que les lois de conservation pourraient encore être utilisées si toute la masse et toute l'énergie étaient combinées. Il a dit que même si la masse change ou l'énergie change, la somme lorsqu'elles sont additionnées ne change pas. Il n'y a donc plus qu'une seule loi de conservation pour la masse et l'énergie réunies.

Problèmes

Bien sûr, la masse est mesurée en kilogrammes et l'énergie en joules. On ne peut pas les additionner directement, mais Einstein a trouvé un moyen de les additionner. Il a créé l'équation E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} . Cette équation signifie qu'avant d'ajouter la quantité de masse à la quantité d'énergie, la masse doit être multipliée par la vitesse de la lumière et ensuite par la vitesse de la lumière à nouveau.

Objet

Certaines des choses que l'on pense être conservées le sont :

• élan
• la masse et l'énergie additionnées
• Économie d'énergie
• Conservation de la masse
• moment angulaire
• charge

Les lois sur la conservation sont utiles aux personnes qui rencontrent des problèmes en physique. En effet, s'ils savent qu'une chose est conservée, cela leur donne plus d'informations mathématiques sur la chose pour laquelle ils font le problème.

Emmy Noether a montré que l'on peut dire que les lois de conservation découlent des symétries des lois de la physique. Ce théorème, appelé théorème de Noether, donne aux physiciens un outil extrêmement puissant pour essayer de résoudre des problèmes compliqués.

Par exemple :

• Comme il n'y a pas de position absolue, mais seulement une position relative, nous pouvons obtenir que la dynamique totale d'un système fermé soit conservée.
• Comme il n'y a pas de temps absolu, mais seulement du temps relatif, nous pouvons obtenir que l'énergie totale d'un système fermé soit conservée.
• Comme il n'y a pas d'orientation absolue ou de direction préférée dans l'espace, mais seulement une orientation relative, on peut obtenir que le moment angulaire total d'un système fermé soit conservé.
• Il existe des symétries plus sophistiquées, comme l'invariance du calibre local qui conduit à la conservation de la charge.

Types de lois de conservation

Les lois sur la conservation peuvent être de deux types : mondiales ou locales.

Conservation mondiale

Une loi sur la conservation mondiale dit simplement que la quantité totale de quelque chose dans l'univers ne change pas dans le temps.

Conservation locale

Une loi locale sur la conservation en dit un peu plus que cela. Elle stipule que si la quantité de quelque chose a changé à un endroit, c'est parce qu'il s'est déplacé vers ou hors de cet endroit, et nous pouvons mesurer ce mouvement.