Скаляр (физика) - Scalar (physics)

А скаляр или же скалярная величина в физика тот, который можно описать одним элементом числовое поле например, настоящий номер, часто в сопровождении меры измерения (например см ). Обычно говорят, что скаляр - это физическая величина, которая имеет только величину, возможно, знак и никаких других характеристик. Это в отличие от векторов, тензоры и т. д., которые описываются несколькими числами, характеризующими их величину, направление и т. д.

Концепция скаляра в физике по сути такая же, как и скаляр в математике. Формально скаляр не меняется на система координат трансформации. В классических теориях, например Ньютоновская механика, это означает, что вращения или отражения сохраняют скаляры, тогда как в релятивистских теориях Преобразования Лоренца или трансляции пространства-времени сохраняют скаляры.

Скалярное поле

Поскольку скаляры в основном можно рассматривать как частные случаи многомерных величин, таких как векторов и тензоры, физические скалярные поля можно рассматривать как частный случай более общих полей, таких как векторные поля, спинорные поля, и тензорные поля.

Физическое количество

Физический количество выражается численная величина и физическая единица, а не просто число. Его количество можно рассматривать как товар числа и единицы измерения (например, для расстояния 1 км соответствует 1000 м). Таким образом, следуя примеру расстояния, величина не зависит от длины базовых векторов системы координат. Кроме того, другие изменения системы координат могут повлиять на формулу для вычисления скаляра (например, евклидова формула для расстояния в терминах координат основана на том, что ортонормированный ), но не сам скаляр. В этом смысле физическое расстояние отклоняется от определения метрика не быть просто действительным числом; однако он удовлетворяет всем остальным свойствам. То же самое относится и к другим физическим величинам, которые не безразмерны.

Нерелятивистские скаляры

Температура

Пример скалярной величины: температура: температура в данной точке - это одно число. С другой стороны, скорость - это векторная величина.

Другие примеры

Некоторые примеры скалярных величин в физике: масса, обвинять, объем, время, скорость,^[1] и электрический потенциал в точке внутри среды. В расстояние между двумя точками в трехмерном пространстве - это скаляр, но направление от одной из этих точек к другой нет, поскольку для описания направления требуются две физические величины, такие как угол в горизонтальной плоскости и угол от этой плоскости. Сила нельзя описать с помощью скаляра, поскольку сила имеет как направление, так и величина; однако только величина силы может быть описана скаляром, например гравитационный сила, действующая на частицу, не является скаляром, но ее величина есть. Скорость объекта является скалярной (например, 180 км / ч), а ее скорость нет (например, 108 км / ч на север и 144 км / ч на запад). Некоторые другие примеры скалярных величин в механике Ньютона: электрический заряд и плотность заряда.

Релятивистские скаляры

в теория относительности, рассматриваются изменения систем координат, которые меняют пространство на время. Как следствие, несколько физических величин, являющихся скалярами в «классическая» (нерелятивистская) физика необходимо комбинировать с другими количествами и рассматривать как четырехвекторный или тензоры. Например, плотность заряда в точке среды, которая в классической физике является скаляром, должна быть объединена с локальным плотность тока (3-вектор), чтобы составить релятивистский 4-вектор. По аналогии, плотность энергии должны сочетаться с плотностью импульса и давление в тензор энергии-импульса.

Примеры скалярных величин в теории относительности включают: электрический заряд, пространственно-временной интервал (например., подходящее время и подходящая длина ), и инвариантная масса.

Смотрите также

Относительный скаляр
Псевдоскалярный
- Примером псевдоскаляра является скаляр тройное произведение (видеть вектор ), а значит, и подписанный том.^[2] Другой пример магнитный заряд (как это определено математически, независимо от того, существует ли оно на самом деле физически).
Скаляр (математика)