均質性（物理学）

物理学では、均質な物質またはシステムは、あらゆる点で同じ特性を持ち、不規則性のない均一な状態である。^{[ 1 ] [ 2 ]}均一な電場（各点で同じ強度と方向を持つ）は均質性と両立する（すべての点で同じ物理現象を経験する）。異なる構成要素で構成された物質は、指向性放射場（光、マイクロ波周波数など）と相互作用する場合、電磁材料の領域では実質的に均質であると記述できる。 ^{[ 3 ] [ 4 ]}

数学的には、均質性とは不変性を意味する。方程式のすべての要素は、乗算や加算などによって各要素が異なる値にスケーリングされるかどうかに関わらず、同じ程度の値を持つ。累積分布はこの説明に当てはまる。「同一の累積分布関数または値を持つ状態」。^{[ 3 ] [ 4 ]}

均質性の定義は、使用される文脈によって大きく異なります。例えば、複合材料は、材料の「構成要素」と呼ばれる異なる個々の材料から構成されていますが、特定の機能が割り当てられると均質な材料として定義されることがあります。例えば、アスファルトは道路を舗装するのに使われますが、アスファルトバインダーと鉱物骨材からなる複合材料であり、層状に敷設されて圧縮されます。しかし、材料の均質性は必ずしも等方性を意味するわけではありません。上記の例では、複合材料は等方性ではない可能性があります。

別の文脈では、物質は原子や分子から構成されているため、均質ではないと言えます。しかし、私たちの日常生活における一般的なレベルでは、ガラス板や金属板は、それぞれガラス、ステンレス鋼と呼ばれます。つまり、これらはそれぞれ均質な物質として扱われます。

文脈の他の例としては、空間における均質性は運動量の保存を意味し、時間における均質性はエネルギーの保存を意味する、といったものがある。

並進不変性とは、特に物理法則や物理系の進化に関して言えば、（絶対）位置に依存しないことを意味する。

物理学の基本法則は、空間上の位置に（明示的に）依存してはならない。もし依存してしまうと、法則は全く役に立たなくなってしまう。ある意味では、これは実験の再現性という要件とも関連している。この原則は、力学（ニュートンの法則など）、電気力学、量子力学など、あらゆる法則に当てはまる。

実際には、この原理は通常破られます。なぜなら、研究対象は宇宙のごく一部に過ぎず、当然ながら宇宙の残りの部分の影響を「受ける」からです。このような状況は、「外部場」（電場、磁場、重力場など）を生み出し、システムの進化の記述がその位置（ポテンシャル井戸など）に依存するようになります。これは、これらの外部場を生成する物体がシステムの（動的な）部分として考慮されていないことに起因するものです。

上述のような並進不変性は、システム解析におけるシフト不変性と同等であるが、ここでは線形システムで最も一般的に用いられるのに対し、物理学では通常その区別はされない。

方向に依存しない性質に関する等方性の概念は、均質性の結果ではありません。例えば、均一な電場（つまり、どの点においても強度と方向が同じである電場）は均質性（どの点においても物理現象が同じである）とは両立しますが、電場が特定の「優先」方向を定めるため、等方性とは両立しません。

• 並進不変性
• 混和性
• 相（物質）