διατήρησης, αρχή της-

Όρος που χρησιμοποιείται στη φυσική και αναφέρεται στην αρχή σύμφωνα με την οποία σε όλα τα φαινόμενα που αφορούν την εξέλιξη ενός κλειστού συστήματος στον χρόνο, ένα ή περισσότερα φυσικά μεγέθη διατηρούν σταθερή την τιμή τους. Ένας νόμος διατήρησης είναι συνήθως αποτέλεσμα κάποιου είδους συμμετρίας στο σύμπαν. Υπάρχουν, σε ορισμένες κατηγορίες φαινομένων, απειράριθμα παραδείγματα φυσικών μεγεθών, για τα οποία έχει διαπιστωθεί με επανειλημμένα πειράματα μία α. της δ., η οποία αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμη, γιατί επιτρέπει στον ερευνητή να προβλέψει πολλά από τα χαρακτηριστικά των δυνατών εξελίξεων του συστήματος. Ως επαλήθευση των όσων αναφέρθηκαν παραπάνω πρέπει να τονιστεί ότι η ταχεία ανάπτυξη της χημείας αποδίδεται στην ανακάλυψη της α. της δ. που ισχύει για τη συνολική μάζα και για τα αρχικά και τελικά προϊόντα μιας χημικής αντίδρασης. Δεύτερο ιδιαίτερα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό των α. της δ. είναι η τάση της επιστημονικής έρευνας να γενικεύει μία α. της δ. η οποία αποδείχτηκε ότι ισχύει σε έναν ιδιαίτερο τομέα ή να ενώνει διάφορες α. της δ. σε μία μοναδική αρχή. Τυπικό παράδειγμα, υπό την έννοια αυτή, είναι η περίφημη α. της δ. της ενέργειας. Η αρχή αυτή, που επαληθεύτηκε αρχικά στα καθαρά μηχανικά συστήματα, βεβαιώνει ότι η συνολική μηχανική ενέργεια (που ορίζεται ως το άθροισμα των κινητικών και δυναμικών ενεργειών των μερών του συστήματος σε κάθε χρονική στιγμή) παραμένει σταθερή μέσα στον χρόνο. Έξω από το πλαίσιο ισχύος αυτής της αρχής παρέμειναν όλα τα φαινόμενα στα οποία συντελείται μετατροπή μηχανικής ενέργειας σε θερμότητα ή αντίθετα, ή παρουσιάζεται μετάδοση θερμότητας από ένα σώμα σε ένα άλλο. Για τα φαινόμενα αυτά προσπάθησαν αρχικά να εφαρμόσουν δύο ανεξάρτητες αρχές, μία για τη θερμότητα και μία για τη μηχανική ενέργεια, αλλά κάτι τέτοιο ερχόταν, προφανώς, σε αντίθεση με όλα τα φαινόμενα στα οποία συντελείται μετασχηματισμός μηχανικής ενέργειας σε θερμότητα και αντίθετα. Οι αντινομίες αυτές ξεπεράστηκαν ύστερα από μια σειρά πειραμάτων που επέτρεψαν να εξακριβωθεί ότι αν το σύστημα είναι κλειστό, το διατηρούμενο μέγεθος είναι η εσωτερική ενέργεια, η οποία ορίζεται ως το άθροισμα των μηχανικών ενεργειών και των ποσοτήτων της θερμότητας που έχουν κάθε στιγμή τα μέρη του συστήματος (παρ’ όλα αυτά στην κινηματική γίνεται χρήση της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας, όταν δρουν συντηρητικές δυνάμεις). Η σπουδαιότατη αυτή αρχή (1ο θερμοδυναμικό αξίωμα) βρήκε άμεση φυσική εφαρμογή, γιατί στην κινητική θεωρία των αερίων υπάρχει η σκέψη ότι η εσωτερική ενέργεια είναι το άθροισμα των μηχανικών ενεργειών των σωματιδίων που αποτελούν το θερμοδυναμικό σύστημα και ότι η ποσότητα της θερμότητας συνδέεται με την άτακτη κίνηση αυτών των σωματιδίων, τα οποία συγκρούονται συνεχώς μεταξύ τους, ενώ η μηχανική ενέργεια συνδέεται με την πιθανή διατεταγμένη κίνηση που προστίθεται στην πρώτη. Έγινε πλέον κατανοητό ότι σε ένα κλειστό γενικό θερμοδυναμικό σύστημα πρέπει να εφαρμόζεται ανεξάρτητα η α. της δ. της μάζας και η α. της δ. της εσωτερικής ενέργειας. Αργότερα, με τη διατύπωση της θεωρίας της σχετικότητας και με τα πειράματα που αφορούσαν τις μετατροπές του ατομικού πυρήνα και τις αλληλεπιδράσεις των στοιχειωδών σωματιδίων, άρχισε να θεωρείται δυνατή η μετατροπή μάζας σε ενέργεια και αντίστροφα. Από την άποψη της σχετικότητας, κάτι τέτοιο αντιστοιχούσε προς μία ισοδυναμία μάζας και ενέργειας, οι οποίες ενώνονται σε μία μοναδική οντότητα, τη μάζα-ενέργεια ή τη μάζα-σχετικότητα, για την οποία ισχύει μία α. της δ. Ορισμένα σημαντικά παραδείγματα φυσικών μεγεθών για τα οποία ισχύει μια α. της δ. είναι το ηλεκτρικό φορτίο, η ορμή και η στροφορμή. ηλεκτρικό φορτίο. Πειραματικά αποδεικνύεται ότι σε ένα κλειστό σύστημα το αλγεβρικό άθροισμα των φορτίων που εμφανίζονται στην αρχική και τελική κατάσταση κάθε φυσικού ή χημικού φαινομένου παραμένει σταθερό. Δεν διατηρείται ξεχωριστά το άθροισμα των θετικών ή των αρνητικών φορτίων, αλλά μόνο το συνολικό άθροισμα των φορτίων. Παράδειγμα είναι η διάσταση χλωριούχου νατρίου σε νερό· αρχικά δεν υπάρχουν ηλεκτρικά φορτία· μετά τη διάσταση έχουμε ιόντα χλωρίου και νατρίου με αντίθετο φορτίο και ίσους αριθμούς, εφόσον το συνολικό φορτίο είναι ακόμα μηδέν. Ένα άλλο παράδειγμα διατήρησης ηλεκτρικού φορτίου είναι η γένεση ζεύγους σωματίου και αντισωματίου. ορμή.Από τους νόμους της δυναμικής συνάγεται ότι σε ένα κλειστό μηχανικό σύστημα (όπου η συνισταμένη των εξωτερικών δυνάμεων είναι μηδέν) η ολική ποσότητα της ορμής παραμένει σταθερή. Αυτή η αρχή, που συνιστά γενίκευση της αρχής της αδράνειας, δεν υπάγεται, όπως αποδείχτηκε, σε εξαιρέσεις, αν και η έννοια της ορμής έχει αναθεωρηθεί στο πλαίσιο της θεωρίας της σχετικότητας. Από τις πιο σημαντικές εφαρμογές αυτής της αρχής είναι η δυνατότητα μελέτης της κρούσης δύο ελαστικών σφαιρών. Στην περίπτωση αυτή, αν και είναι δύσκολη η ακριβής περιγραφή της συμπεριφοράς των σφαιρών τη στιγμή της κρούσης, μπορούμε, αν γνωρίζουμε τις αρχικές ορμές, να προβλέψουμε τις τελικές ορμές, εφαρμόζοντας την α. της δ. Μία εφαρμογή της α. της δ. της ορμής με μεγάλη πρακτική σημασία είναι η πυραυλική προώθηση, όπου η ορμή των εξερχόμενων αερίων μετατρέπεται σε ορμή του πυραύλου. στροφορμή. Ισχύει, όπως και οι άλλες αρχές, στο πλαίσιο των φαινομένων που εξελίσσονται μέσα σε ένα κλειστό σύστημα. Ποιοτικά η στροφορμή περιγράφει τη δυνατή περιστροφή του θεωρούμενου μηχανικού συστήματος γύρω από έναν άξονα. Η λειτουργία του γυροσκοπίου βασίζεται στη διατήρηση της στροφορμής. Πρόκειται για τη λιγότερο εύληπτη, αλλά ιδιαίτερα σημαντική αρχή από αυτές που αναφέρθηκαν. Για να δοθεί μια ιδέα για τη σπουδαιότητά της αρκεί να αναφερθεί ότι η θεωρητική βάση της ύπαρξης του σπιν του ηλεκτρονίου βασίζεται στην αρχή αυτή.