قانون حفظ الزخمقانون

صاغ نيوتن هذا القانون في «المبادئ» (1687) بناءً على أعمال واليس ورِن وهيغنز حول التصادمات. وهو ينصّ على أنّه إذا لم تؤثّر على المنظومة قوى خارجية، فإنّ مجموع زخمها ينحفظ. والسبب هو تجانس الفضاء: قوانين الفيزياء لا تتغيّر بتغيّر موقعك، ومن هذا التناظر (حسب مبرهنة نويثر) ينبثق حفظ الزخم. مثال تقريبي: على جليد أملس تمامًا، إذا رمى متزلّج حقيبته فإنّه سيتحرّك في الاتّجاه المعاكس – فبدون احتكاك خارجيّ لا يتغيّر مركز كتلة المنظومة.

الزخم هو مقياس للحركة: الكتلة مضروبة في السرعة (p = m·v). في المنظومة المغلقة (حيث لا قوى خارجية، كالفضاء بعيدًا عن الكواكب) يظلّ مجموع زخم الأجسام كلّها ثابتًا. حين تتصادم كرات البلياردو، يكون مجموع زخمها قبل التصادم مساويًا له بعده، رغم أنّ كلّ كرة تُغيّر سرعتها واتّجاهها.

مبدأ حفظ الزخم: في جملة مرجعية عطالية، لا يتغيّر مجموع زخم منظومة مغلقة من الأجسام مع مرور الزمن. فبالنسبة لجملة نقاط مادّية، ∑pᵢ = ثابت إذا كان مجموع القوى الخارجية صفرًا. ومنه تنبثق قوانين التصادم، والحركة النفّاثة، وتفسير الارتداد. وعلى المستوى الصغريّ، ينحفظ الزخم أيضًا في ميكانيكا الكم – عبر مؤثّر الزخم. وفي الحالة النسبية، نستعمل شعاع الطاقة-الزخم الرباعي، لكنّ القانون يظلّ أساسيًّا. وهو يشكّل مع قانونَي حفظ الطاقة وحفظ الزخم الزاوي عماد الديناميك الكلاسيكي.