¿Cómo explicarías el teorema de Noether a un niño de 5 años?

Esto no es algo que creo que ocurriría con casi cualquier niño de 5 años, y me temo que mi respuesta supone demasiado, pero aquí va …

El teorema de Noether es una declaración que dice muchas cosas a la vez.

Lo primero es que si sabe que los procesos básicos (como lo que sucede cuando interactúan tipos particulares de objetos) suceden de la misma manera donde quiera que esté, entonces hay un número que llamamos “momento total” que no cambia. Cada objeto tiene un impulso, y si los sumamos todos correctamente, incluso cuando cambian los momentos de los objetos individuales en un sistema, el impulso total sigue siendo el mismo.

Entonces, por ejemplo, si tiene dos bolas rodando sobre una mesa lisa y chocan entre sí y rebotan, a pesar de que sus momentos individuales han cambiado, el impulso total de ambas juntas es el mismo.

También dice que si sé que el impulso total no cambia para todas las cosas en mi sistema, entonces no importa dónde coloque el sistema: todo funcionará de la misma manera. Es decir, si sé que una de estas dos cosas es cierta, entonces sé que la otra es cierta.

El teorema de Noether dice también que hay muchos pares diferentes de enunciados como este para todo tipo de problemas en física.

Los sistemas también tienen un número llamado “energía”, por lo que si sé que la cantidad total de energía en el sistema permanece igual, no importa cuándo empiezo a ejecutar el sistema: funcionará de la misma manera sin importar qué. Y si sé que no importa cuando empiezo a ejecutar mi sistema, entonces sé que la energía total se mantendrá igual.

Aquí hay un experimento que podemos probar: ¿ves esa silla colgante? Si entras y empiezo a girar, no vas a reducir la velocidad muy rápido. Entonces, en ese caso, decimos que un número llamado “momento angular” permanece casi igual. Esto significa que no importa en qué dirección esté mirando (siempre que esté mirando nivelado, y no hacia arriba o hacia abajo) cuando esté allí. También significa que si aprietas tus brazos cerca de ti mientras giras, acelerarás, y si los extiendes, reducirás la velocidad. ¡Vamos a probarlo!

5yo : ¿Qué es no-thurs-there-um?

Yo : Es una idea que se le ocurrió a una señora llamada Emmy, y es una de las ideas más importantes en toda la física. Explicaré cuál es esa idea cuando seas un poco mayor.

5yo : ¡No! ¡Ahora!

Yo : Bien, consigamos algunas canicas del mismo tamaño. Ahora, hagamos rodar una canica a lo largo de esta línea para golpear otra canica. Quiero que notes dos cosas:
1) Lo primero es que la velocidad con la que ambas canicas se alejan de la línea después de golpearse es igual y opuesta.
2) La segunda cosa es que si sumamos la velocidad, ambas canicas se mueven a lo largo de la línea después de golpearse entre sí, es lo mismo que la velocidad inicial de nuestra canica.

Esto sucede debido a una cosa llamada “impulso”, que es un poco como la velocidad total de todas las canicas sumadas, tiene que ser la misma antes y después de que las canicas se golpeen entre sí. Emmy descubrió que hay muchas cosas como el “impulso” que tienen que ser las mismas antes y después de las colisiones, y que en este caso tiene algo que ver con el hecho de que no importa dónde esté la canica, la mesa está sentada. en parece la misma cosa plana.

5 años : * Mira los zapatos *

Yo : No te preocupes, te lo explicaré nuevamente cuando seas mayor. Por ahora sigamos jugando con las canicas. Míralos de cerca y dime lo que notas.

Mira estas dos canicas. Si los chocas en este lugar en el piso, harán lo mismo que si los chocas en ese lugar en el piso, ¿verdad? A las canicas realmente no les importa dónde las golpeas juntas si se golpean entre sí de la misma manera.

Eso se llama simetría , porque dice que no nos importa dónde sucedió. ¿De acuerdo?

Ahora, supongamos que inicialmente las canicas se movían de esa manera. Al final, todavía estaríamos esperando que se muevan de esa manera, ¿verdad? Bueno, eso se llama ley de conservación : hay algo que es lo mismo al principio que al final. ¿Tiene sentido hasta ahora?

El teorema de Noether dice que cada vez que su sistema tiene una simetría, cuando hay algo que no nos importa, también tiene una ley de conservación, algo que sabemos es lo mismo al principio al final.

5yo: ¿Por qué?

Bueno, la física dice que si el sistema cambia mucho a medida que lo mueves, las cosas cambiarán muy rápidamente con el tiempo. Si el sistema solo cambia un poco a medida que lo mueve, las cosas cambiarán lentamente con el tiempo. Y si el sistema no cambia, bueno, entonces las cosas no cambian con el tiempo.

5yo: ¿Por qué?

Tomas cómo los físicos saben que el mundo funciona, luego haces un montón de matemáticas.

5yo: ¿Por qué el mundo funciona así?

No tengo idea. No creo que nadie lo haga, en realidad no. Simplemente lo hace.

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