Инваријантност (физика)

Изнвариантност — во математичката и теориска физика е својство на некој систем да остане непроменет при извршувањето на одредени трансформации.

Пример

Денес, неподвижноста на Северницата (поларната ѕвезда) во текот на дневните движења на небесната сфера е класичен приказ на физичката инвариантност.

На пример Њутновиот закон за гравитација меѓу две материи е ист без разлика дали се наоѓаат во оваа или друга галаксија (транслациона инвариантност во вселената). Исто така е ист денес како што бил и пред милион години (транслациона инвариантност во времето). Законот не делува поинаку, во зависност од тоа дали едно парче е источно или северно од другото (вртежна инвариантност). Ниту се менува во зависност од тоа дали се мери силата на две парчиња на железничка станица или на воз кој се движи (принцип на релативност).
—Давид Мермин: Време е да ја разбереме Ајнштајновата теорија за релативност, Глава 1

Друг пример за физичка инавриантност е брзината на светлината во Лоренцовите трансформации^[1] и времето во Галилеевите трансформации. Ваквите време-простор трансформации претставуваат поместувања (смени) меѓу појдовни системи на различни набљудувачи, така инвариантноста во Нотеровата теорема за време на трансформации претставува фундаментален закон за запазување. На пример, инвариантноста во преводот води до зачувување на импулсот, а инваријантноста во времето води до зачувување на енергијата.

Количините можат да бидат инвариантни во некои трансформации, но не во сите. На пример брзината на честичката е инвариантна кога се преместува од правоаголни до кривилинеарни координати, но не е инвариантна кога се трансформира меѓу референтните рамки кои се движат во однос еден према друг. Некои количини, како брзината на светлината, се секогаш инвариантни.

Важност

Инвариантноста е важна во модерната теоретска физика, многу теории се изведени во однос на нивните симетрии и инварианти. Нотеровата теорема вели дека секоја диференцијабилна симетрија на дејство на физичкиот систем има соодветен закон за запазување.

Конваријансата и контраваријансата ги генерализираат математичките својства на инвариантност во тензорската математика и често се користат во електромагнетизам, специјална релативност и општа релативност.