能量守恒定律是否成立
- 教育綜合
- 2023-12-02 17:44:33
能量是守恒的嗎
能量守恒，是物理學名詞。能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體傳遞給另一個物體，而且能量的形式也可以互相轉換。這就是人們對能量的總結，稱為能量守恒定律。它是在5個國家、由各種不同職業(yè)的10余位科學家從不同側面各自獨立發(fā)現(xiàn)的。其中邁爾、焦耳、亥姆霍茲是主要貢獻者。是自然科學中最基本的定律之一，它科學地闡明了運動不滅的觀點。 在物理學中，能量守恒定律表明，給定參考框架中的孤立系統(tǒng)的總能量保持不變 - 隨著時間的推移，它被認為是保守的。能量既不能創(chuàng)造也不能毀滅;而是從一種形式轉變?yōu)榱硪环N形式。例如，化學能可以在炸藥棒的爆炸中轉化為動能。在技術術語中，能量守恒可以被Noether定理嚴格證能量守恒定律真的在什么條件下都成立嗎？
以下只是我個人的看法，僅供參考。 質量守恒定律永遠成立，否則根據(jù)愛因斯坦的質能方程，能量守恒定律也不能成立。 但有些核反應的確讓反應前后的質量發(fā)生了變化，因此，我們必須承認蝴蝶效應。 例如貝塔衰變，可以理解為，在某一時空發(fā)生了一次正貝塔衰變，在同一時間也一定會發(fā)生一次負貝塔衰變，使質量守恒。 至于宇宙的誕生，宇宙大爆炸本身就是一種假說，可以認為宇宙的年齡趨近于無限，宇宙也不會毀滅?？梢岳斫鉃橛钪鎻奈凑Q生，也永不毀滅。 能量是自始至終都存在的，時間也一直在以一定單位跳動，因為能量的體現(xiàn)就是時間，時間靜止則能量為零，瞬間中的能量只是微積分中為計算方便，其實瞬間中是沒有能量的。對于生命體系,例如一只小 動物,熱力學第一定律是否 成立？
成立。熱力學第一定律即能量守恒定律。能量守恒與轉換定律是自然界的基本規(guī)律之一。它指出: 自然界中的一切物質都具有能量， 能量不可能被創(chuàng)造， 也不可能被消滅； 但能量可以從一種形態(tài)轉變?yōu)榱硪环N形態(tài)， 且在能量的轉化過程中能量的總量保持不變。對任何事物能量守恒定律都是成立的。能量守恒定律在宇宙上也成立嗎?
可悲的是被許多誤導了。能量守恒在宇宙學中非常有效。它適用于任何規(guī)模的全球范圍內，是精確的，甚至適用于膨脹的宇宙中的暗能量。
能量守恒定律可以在任何物理場論中使用諾特定理導出，諾特定理說，它從物理定律不隨時間改變這一事實中得出。令人驚訝的是，一些宇宙學家對宇宙正在膨脹的事實感到困惑，因此他們認為諾特定理并不適用。這是錯誤的。諾特定理只要求理論的方程是不變的，而不是解。宇宙可能會隨著它的膨脹而改變，但它膨脹的方式是方程的解，它不會隨著時間而改變。
宇宙學中第一個正確的能量守恒公式是愛因斯坦在1916年提出廣義相對論后不久給出的。其他公式也被寫進了著名的教科書，包括蘭道和利夫希茨，狄拉克和溫伯格。所有這些能量的公式都是等價的。它們也可以在維基百科的偽張量下找到。對于那些不喜歡偽張量的人有一個科瑪?shù)膮f(xié)變公式。任何研究廣義相對論的人都沒有理由不理解宇宙學中能量守恒定律是如何運作的。
從這些公式可以推導出膨脹宇宙包括輻射、暗能量和普通物質在內的標準宇宙模型的能量方程，如下:
E = Mc2 +Γ+Λc2κa3?3κ˙2?Ka = 0
E是體積a(t)3膨脹區(qū)域內的總能量。在完全齊次宇宙學中，這總是等于0。
a(t)是當前時代歸一化為1的時間函數(shù)的普遍膨脹因子。它開始時為零，隨著時間的增長隨著宇宙的變大。
a˙a˙是關于時間的導數(shù)，換句話說它是宇宙膨脹的速率，M是該區(qū)域物質的總質量，c是光速，γ是歸一化到當前時代的宇宙輻射的密度，λ是宇宙常數(shù)，也被稱為暗能量，被認為是正的，k是引力耦合常數(shù)。用牛頓引力常數(shù)G表示，k =8πGc2，K是一個常數(shù)，對于球面閉合空間是正的，對于雙曲空間是負的，對于平坦空間是零。
這個等式告訴我們，物質、輻射和暗能量中的正能量與引力場中的負能量完美平衡，而這取決于宇宙的膨脹率。隨著宇宙的膨脹，a(t)的長度也在增加。普通物質Mc2的能量在膨脹體積中是恒定的。由于宇宙紅移和暗能量的數(shù)量γ減小，λc2κa3隨著體積的膨脹而增加。膨脹率必須調整，以使負重力能平衡這些能量的總和。特別是，暗能量最終必須成為主導的正項，而空間膨脹加速以平衡能量方程。
