Ein sehr erfolgreiches Konzept in der Physik ist das der Erhaltungsgrößen. Als Erhaltungsgröße bezeichnet man eine Größe, die bei vielen oder allen physikalischen Vorgängen konstant ist. Neben den Materialeigenschaften wie Masse und Ladung gibt es in bewegten Systemen einige abstrakte Größen, die sich in abgeschlossenen Systemen nicht verändern. Beispiele hierfür sind die Energie und der Impuls.
Erhaltungsgrößen hängen immer mit Symmetrien zusammen. Auf einen physikalischen Vorgang bezogen bedeutet Symmetrie, dass der Vorgang von einer bestimmten Änderung der äußeren Umstände unabhängig ist. Zum Beispiel liegt Spiegelsymmetrie vor, wenn ein Vorgang in einem Spiegel genau so physikalisch möglich aussieht, wie der reale Vorgang. Alle alltäglichen Vorgänge sind Spiegelsymmetrisch, einige Vorgänge der schwachen Wechselwirkung sind es jedoch nicht.
Erhaltung von Energie und Impuls bedeutet nicht, dass Energie und Impuls absolute Grössen sind. Beide Werte hängen vom Bezugssystem ab. Geht man von einem Inertialsystem in ein dazu bewegtes Inertialsystem über, so ändern sich sowohl Impuls als Energie aller betrachteten Objekte. Die Erhaltungsgrößen sind also konstant aber nicht invariant gegenüber den Wechsel des Bezugssystems. Eine Erhaltungsgröße, die auch in jedem Inertialsystem gleich ist, ist dagegen die Schwerpunktenergie eines Systems. Diese hat eine große Bedeutung in der speziellen Relativitätstheorie.
Eines der wichtigsten Konzepte der Physik ist das der Energieerhaltung. Sie liegt immer dann vor, wenn ein Vorgang bezüglich einer Verschiebung in der Zeit symmetrisch ist.
Der Impuls ist mit einer räumlichen Symmetrie verbunden. Er ist immer erhalten, wenn ein System bezüglich einer Verschiebung im Raum symmetrisch ist.
Der Drehimpuls ist ebenfalls mit einer räumlichen Symmetrie verbunden. Er ist immer erhalten, wenn ein System bezüglich einer Drehung im Raum symmetrisch ist.
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Letzte Änderung: 18.03.2007