Leyes de conservación (física)

Historia

Durante mucho tiempo, la gente pensó que estas leyes eran ciertas para la cantidad de masa y energía en el universo. Más tarde, Albert Einstein dijo que no eran del todo ciertas. Dijo que la masa podía transformarse en energía (o al revés). Si esto ocurriera, iría en contra de las leyes de conservación porque si la masa se transformara en energía, la cantidad total de masa disminuiría y la cantidad total de energía aumentaría.

Einstein dijo que las leyes de conservación podían seguir utilizándose si se combinaban toda la masa y toda la energía. Dijo que aunque la masa cambie o la energía cambie, la suma cuando se suman no cambia. Así que ahora sólo hay una ley de conservación para la masa y la energía juntas.

Problemas

Por supuesto, la masa se mide en kilogramos y la energía en julios. No se pueden sumar directamente, pero Einstein encontró una forma de sumarlas. Creó la ecuación E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} . Esta ecuación significa que antes de sumar la cantidad de masa a la cantidad de energía, la masa debe ser multiplicada por la velocidad de la luz y luego por la velocidad de la luz de nuevo.

Propósito

Algunas de las cosas que se cree que se conservan son:

• impulso
• masa y energía sumadas
• Conservación de la energía
• Conservación de la masa
• momento angular
• carga

Las leyes de conservación son útiles para la gente cuando hace problemas de Física. Esto se debe a que si saben que una cosa se conserva, les da más información matemática sobre la cosa sobre la que están haciendo el problema.

Emmy Noether demostró que las leyes de conservación pueden surgir de simetrías en las leyes de la física. Este teorema, llamado teorema de Noether, proporciona a los físicos una herramienta muy poderosa para intentar resolver problemas complicados.

Por ejemplo:

• Como no hay posición absoluta, sino sólo posición relativa, podemos obtener que el momento total de un sistema cerrado se conserva.
• Como no existe el tiempo absoluto, sino el tiempo relativo, podemos obtener que la energía total de un sistema cerrado se conserva.
• Dado que no existe una orientación absoluta o una dirección preferida en el espacio, sino sólo una orientación relativa, podemos obtener que el momento angular total de un sistema cerrado se conserva.
• Existen simetrías más sofisticadas, como la invariancia gauge local, que conducen a la conservación de la carga.

Tipos de leyes de conservación

Las leyes de conservación pueden ser de dos tipos, globales o locales.

Conservación mundial

Una ley de conservación global sólo dice que la cantidad total de algo en el universo no cambia en el tiempo.

Conservación local

La ley de conservación local dice un poco más que eso. Dice que si la cantidad de algo cambió en un lugar, es porque se movió dentro o fuera de ese lugar, y podemos medir ese movimiento.