Die fundamentalen Erhaltungssätze in der Physik sind Prinzipien, die festlegen, dass bestimmte physikalische Größen – Energie, Impuls und Drehimpuls – in einem geschlossenen System konstant bleiben.
Die Grundlage für Newtons erstes Gesetz ist der Erhaltungssatz des Impulses.
Der Erhaltungssatz der Energie besagt, dass die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems konstant ist. Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden.
Das Prinzip des Erhaltungssatzes des Drehimpulses besagt, dass der Drehimpuls eines abgeschlossenen Systems konstant bleibt, wenn keine externen Drehmomente wirken.
Ein geschlossenes System tauscht keine Materie oder Energie mit seiner Umgebung aus, daher gelten die fundamentalen Erhaltungssätze. Ein offenes System kann Materie und Energie mit seiner Umgebung austauschen, deshalb können die grundlegenden Erhaltungssätze nicht immer angewendet werden.
Die fundamentalen Erhaltungssätze sind Grundgesetze der Physik und bestimmen die Bewegung von Objekten. Beispielsweise sorgt der Erhaltungssatz des Impulses dafür, dass sich ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit und Richtung bewegt, wenn keine externen Kräfte wirken.
Konservative Kräfte sind solche, bei denen die Arbeit, die zum Bewegen eines Objekts entlang eines Pfades geleistet wird, unabhängig vom genauen Verlauf des Pfades ist. Sie halten den Erhaltungssatz der Energie ein. Nicht-konservative Kräfte wie Reibung können Energie in Formen wie Wärme umwandeln, die nicht wieder in mechanische Energie zurückgewandelt werden können.
Im Allgemeinen können fundamentale Erhaltungssätze nicht verletzt werden, da sie grundlegende Prinzipien der Physik sind. Es gibt jedoch Theorien, wie zum Beispiel einige Konzepte in der Quantenphysik oder der Kosmologie, in denen diese Prinzipien verletzt werden könnten.
Eine Abweichung von einem fundamentalen Erhaltungssatz in einem physikalischen Experiment könnte bedeuten, dass es einen Fehler oder eine Ungenauigkeit in der Versuchsausführung gab. Es könnte aber auch auf neue Physik hinweisen.
Die fundamentalen Erhaltungssätze sind wichtig, weil sie konsistente Rahmenbedingungen für physikalische Systeme liefern. Sie sind grundlegende Prinzipien, die das Verhalten aller physikalischen Systeme bestimmen – vom kleinsten Teilchen bis zu Galaxien.