toestandsbehoud

Toestandsbehoud is een principe in de natuurkunde en verwante vakgebieden dat stelt dat bepaalde grootheden van een systeem niet veranderen in de loop van de tijd, zolang geen uitwisseling met de omgeving plaatsvindt of de specifieke conservatie van toepassing is. Dergelijke grootheden worden conservaties genoemd.

De bekendste voorbeelden zijn energiebehoud, behoud van lineaire impuls en behoud van hoekmomentum. Ook elektrische ladingbehoud speelt een belangrijke rol in elektromagnetische en deeltjesfysica. In sommige situaties bestaan aanvullende conservatiewetten zoals baryon- en leptongetal, afhankelijk van de gebruikte theorie en de interacties die worden toegepast.

Het bestaan van toestandsbehoud wordt vaak verklaard door symmetrieën via Noethers theorema: tijdsafhankelijkheid leidt tot energiebehoud, translatie-invariantie leidt tot behoud van lineaire impuls, en rotatie-invariantie leidt tot behoud van hoekmomentum.

In de praktijk beperken conservatiewetten de mogelijke evolutie van systemen en leveren ze nuttige controles bij berekeningen en experimenten. In chemie en thermodynamica geldt in een gesloten systeem doorgaans massa-energiebehoud, hoewel in een relativistische context massa kan worden omgezet in energie. In open systemen kunnen conserveerde grootheden veranderen doordat ze met de omgeving uitgewisseld worden.

Toestandsbehoud is een fundamenteel concept in mechanica, elektrodynamica, kwantummechanica en veldtheorie en vormt een leidraad bij het begrijpen en voorspellen van natuurverschijnselen.