Инвариантность (в математике)

Определение "Инвариантность (в математике)" в Большой Советской Энциклопедии

Инвариантность, неизменность, независимость от физических условий. Чаще рассматривается Инвариантность (в математике) в математическом смысле — неизменность какой-либо величины по отношению к некоторым преобразованиям (см. Инварианты). Например, если рассматривать движение материальной точки в двух системах координат, повёрнутых одна относительно другой на некоторый угол, то проекции скорости движения будут изменяться при переходе от одной системы отсчёта к другой, но квадрат скорости, а следовательно, и кинетическая энергия останутся неизменными, т. е. кинетическая энергия инвариантна относительно пространственных вращений системы отсчёта. Важным случаем преобразований являются преобразования координат и времени при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой (Лоренца преобразования). Величины, не изменяющиеся при таких преобразованиях, называются лоренц-инвариантными. Пример такого инварианта — так называемый четырёхмерный интервал, квадрат которого равен s²₁₂ = (x₁ — x₂)² + (y₁ — y₂)² + (z₁ — — z₂)² — c²(t₁ — t₂)², где x₁, y₁, z₁ и x₂, y₂, z₂ — координаты двух точек пространства, в которых происходят некоторые события, a t₁ и t₂ — моменты времени, в которые эти события совершаются, с — скорость света. Другой пример: напряжённости электрического Е и магнитного Н полей меняются при преобразованиях Лоренца, но E² — H² и (EH) являются лоренц-инвариантными. В общей теории относительности (теории тяготения) рассматриваются величины, инвариантные относительно преобразований к произвольным криволинейным координатам, и т. д.

Важность понятия Инвариантность (в математике) обусловлена тем, что с его помощью можно выделить величины, не зависящие от выбора системы отсчёта, т. е. характеризующие внутренние свойства исследуемого объекта. Инвариантность (в математике) тесно связана с имеющими большое значение сохранения законами. Равноправие всех точек пространства (однородность пространства), математически выражающееся в виде требования Инвариантность (в математике) некоторой функции, определяющей уравнения движения (так называемая лагранжиана) относительно преобразований переноса начала координат, приводит к закону сохранения импульса; равноправие всех направлений в пространстве (изотропия пространства) — к закону сохранения момента количества движения; равноправие всех моментов времени — к закону сохранения энергии и т. д. (Нётер теорема).
  В. Инвариантность (в математике) Григорьев.