„Skalar (Mathematik)“ – Versionsunterschied

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== Skalare in der Physik ==
== Skalare in der Physik ==
In der Physik finden Skalare Anwendung als [[physikalische Größe]]n, die richtungsunabhängig sind. Beispiele für physikalische Skalare sind die [[Masse (Physik)|Masse]] eines Körpers, seine [[Temperatur]], seine [[Energie]] und auch seine Entfernung von einem anderen Körper (als [[Vektor#Länge/Betrag eines Vektors|Betrag]] der Differenz der [[Ortsvektor]]en). Wird hingegen für die ausreichende Beschreibung der Größe eine Richtung benötigt, wie bei der Kraft oder der Geschwindigkeit, so spricht man in der Physik von einem [[Vektor]] oder [[Tensor]].
In der Physik werden Skalare verwendet zur Beschreibung [[physikalische Größe|physikalischer Größen]], die richtungsunabhängig sind. Beispiele für skalare physikalische Größen sind die [[Masse (Physik)|Masse]] eines Körpers, seine [[Temperatur]], seine [[Energie]] und auch seine Entfernung von einem anderen Körper (als [[Vektor#Länge/Betrag eines Vektors|Betrag]] der Differenz der [[Ortsvektor]]en). Anders gesagt: Eine skalare physikalische Größe ändert sich bei Drehungen nicht.


Wird hingegen für die vollständige Beschreibung der Größe eine Richtung benötigt, wie bei der Kraft oder der Geschwindigkeit, so wird ein [[Vektor]] verwendet, bei Abhängigkeit von mehreren Richtungen ein [[Tensor]] (genauer: Tensor 2. oder noch höherer Stufe).
Genauer gesagt ist ein Skalar in der Physik eine Größe, die sich bei Drehungen, in der [[Relativitätstheorie|relativistischen Physik]] auch [[Lorentz-Transformation]]en, nicht ändert. Daher nennt man sie auch Lorentz-Skalar.


Die Geschwindigkeit eines Teilchens hat die Richtung, in die sich das Teilchen bewegt. Da sich die Richtung bei Drehungen ändert, ist die Geschwindigkeit kein Skalar, sondern ein Vektor. Aber der Betrag der Geschwindigkeit ändert sich bei Drehungen nicht und ist ein Skalar.
Die Geschwindigkeit eines Teilchens hat die Richtung, in die sich das Teilchen bewegt. Da sich die Richtung bei Drehungen ändert, ist die Geschwindigkeit kein Skalar, sondern ein Vektor. Aber der Betrag der Geschwindigkeit ändert sich bei Drehungen nicht und ist ein Skalar.


Ob eine Größe ein Skalar ist, hängt von der betrachteten Transformationsgruppe ab. So ist die [[Energie]] ein Skalar bezüglich Drehungen, aber in der Relativitätstheorie Komponente eines [[Vierervektor]]s.
Ob eine Größe ein Skalar ist, hängt von der betrachteten [[Transformationsgruppe]] ab. So ist die [[Energie]] ein Skalar bezüglich Drehungen, aber in der Relativitätstheorie Komponente eines [[Vierervektor]]s.


Eine Untergruppe der Skalare sind die [[Pseudoskalar]]e, welche unter einer [[Ebenenspiegelung]] das [[Vorzeichen (Zahl)|Vorzeichen]] umkehren.
Eine Untergruppe der Skalare sind die [[Pseudoskalar]]e, welche unter einer [[Ebenenspiegelung]] das [[Vorzeichen (Zahl)|Vorzeichen]] umkehren.

Version vom 20. März 2015, 23:35 Uhr

Ein Skalar ist eine mathematische Größe, die allein durch die Angabe eines Zahlenwertes charakterisiert ist (in der Physik gegebenenfalls mit Einheit).

Im mathematischen Teilgebiet der linearen Algebra bezeichnet Skalar ein Element des Grundkörpers eines Vektorraumes, meist also eine reelle Zahl. Im Unterschied dazu werden die Elemente eines Vektorraumes Vektoren genannt. Entsprechend wird der Grundkörper auch Skalarkörper genannt. Die Multiplikation eines Vektors mit einem Skalar heißt Skalarmultiplikation oder auch Skalierung. Der resultierende Vektor heißt skalares Vielfaches von .

Im Gegensatz zur Skalarmultiplikation ist das Skalarprodukt eine Bilinearform, deren Wert ein Skalar ist.

Skalare in der Physik

In der Physik werden Skalare verwendet zur Beschreibung physikalischer Größen, die richtungsunabhängig sind. Beispiele für skalare physikalische Größen sind die Masse eines Körpers, seine Temperatur, seine Energie und auch seine Entfernung von einem anderen Körper (als Betrag der Differenz der Ortsvektoren). Anders gesagt: Eine skalare physikalische Größe ändert sich bei Drehungen nicht.

Wird hingegen für die vollständige Beschreibung der Größe eine Richtung benötigt, wie bei der Kraft oder der Geschwindigkeit, so wird ein Vektor verwendet, bei Abhängigkeit von mehreren Richtungen ein Tensor (genauer: Tensor 2. oder noch höherer Stufe).

Die Geschwindigkeit eines Teilchens hat die Richtung, in die sich das Teilchen bewegt. Da sich die Richtung bei Drehungen ändert, ist die Geschwindigkeit kein Skalar, sondern ein Vektor. Aber der Betrag der Geschwindigkeit ändert sich bei Drehungen nicht und ist ein Skalar.

Ob eine Größe ein Skalar ist, hängt von der betrachteten Transformationsgruppe ab. So ist die Energie ein Skalar bezüglich Drehungen, aber in der Relativitätstheorie Komponente eines Vierervektors.

Eine Untergruppe der Skalare sind die Pseudoskalare, welche unter einer Ebenenspiegelung das Vorzeichen umkehren.

Erweiterungen und Abgrenzung von ähnlichen Begriffen

  • Quadratische Matrizen, die (aufgefasst als lineare Abbildung eines Vektorraums auf sich selbst) einer Multiplikation jedes Vektors mit einem festen Skalar entsprechen, wird die Eigenschaft skalar zugeschrieben. Sie sind Diagonalmatrizen, deren Einträge auf der Diagonale alle gleich sind.
  • Auch in einem Modul über einem Ring wird die Multiplikation eines Modulelementes mit einem Element des Grundringes Skalarmultiplikation genannt. Die Bezeichnung Skalar für die Elemente des Grundringes ist in diesem Fall allerdings nur teilweise gebräuchlich.
Wiktionary: Skalar – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen