กฎการอนุรักษ์

กฎการอนุรักษ์ (conservation laws) ในเชิงฟิสิกส์กล่าวถึงปริมาณบางอย่างในระบบปิด ซึ่งมีค่าคงที่ไม่ว่าระบบจะเกิดการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ตัวอย่างของกฎการอนุรักษ์ซึ่งเป็นจริงเสมอได้แก่

• การอนุรักษ์พลังงาน หรือ กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์
• การอนุรักษ์โมเมนตัม
• การอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม
• การอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า

นอกจากนี้ ยังมีกฎการอนุรักษ์ซึ่งเป็นจริงในกรณีพิเศษบางกรณี เช่น กรณีที่ความเร็วที่เกี่ยวข้องมีค่าต่ำ หรือ เป็นจริงในช่วงเวลาสั้น ๆ หรือ เป็นจริงเฉพาะกับบางอันตรกิริยาเท่านั้น ตัวอย่างเช่น

• การอนุรักษ์เลขบาริออน
• การอนุรักษ์เฟลเวอร์ (flavor) หรือ ตัวเลขควอนตัมของอนุภาคพื้นฐาน (ไม่เป็นจริงในอันตรกิริยานิวเคลียร์แบบอ่อน)
• การอนุรักษ์มวล (เป็นจริงเฉพาะกรณีที่ไม่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ

ทฤษฎีของนอยเธอร์ (Noether's theorem) แสดงให้เห็นว่า ในระบบที่อธิบายได้ด้วยหลักการเปลี่ยนแปลงที่น้อยที่สุด (principle of least action) (นั่นคือ ระบบมีสมการการเคลื่อนที่แบบลากรองช์และสมการการเคลื่อนที่แบบแฮลมิโตเนียน) กฎการอนุรักษ์นั้นมีความสัมพันธ์กับคุณสมบัติไม่แปรเปลี่ยน (invariance) ของกฎทางฟิสิกส์ (ในการแปลง (transformation) อย่างหนึ่ง) ตัวอย่างเช่น การที่กฎทางฟิสิกส์ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลานำไปสู่การอนุรักษ์ของพลังงานในระบบ และการที่กฎทางฟิสิกส์ไม่เปลียนแปลงตามตำแหน่งนำไปสู่การอนุรักษ์โมเมนตัม เป็นต้น

หลักปรัชญาที่เกี่ยวข้องกับกฎการอนุรักษ์

• สิ่งที่ไม่เปลียนท่ามกลางความเปลี่ยนแปลงทั้งหลาย

แนวความคิดที่ว่าบางสิ่งนั้นไม่เคยเปลี่ยนแปลงไม่ว่าโลกหรือจักรวาลจะเปลี่ยนไปอย่างไร เป็นแรงบันดาลใจของนักคิดและนักวิทยาศาสตร์มาเป็นเวลานาน

ปริมาณที่คงที่เหล่านี้ ดูจะมีความหมายสำคัญมากกว่าปริมาณทางฟิสิกส์อื่น ๆ จนบางคนอาจเรียกว่าเป็นปริมาณซึ่งบ่งบอก 'ความเป็นจริงทางฟิสิกส์' ทีเดียว กฎการอนุรักษ์ทั้งหลายเพิ่มความเรียบง่ายให้โครงสร้างของทฤษฎีทางฟิสิกส์ และเป็นพื้นฐานสำคัญของการแก้สมการทางฟิสิกส์จำนวนมาก