能量守恒定律是否成立
- 教育综合
- 2023-12-02 17:44:33
能量是守恒的吗
能量守恒，是物理学名词。能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体传递给另一个物体，而且能量的形式也可以互相转换。这就是人们对能量的总结，称为能量守恒定律。它是在5个国家、由各种不同职业的10余位科学家从不同侧面各自独立发现的。其中迈尔、焦耳、亥姆霍兹是主要贡献者。是自然科学中最基本的定律之一，它科学地阐明了运动不灭的观点。 在物理学中，能量守恒定律表明，给定参考框架中的孤立系统的总能量保持不变 - 随着时间的推移，它被认为是保守的。能量既不能创造也不能毁灭;而是从一种形式转变为另一种形式。例如，化学能可以在炸药棒的爆炸中转化为动能。在技术术语中，能量守恒可以被Noether定理严格证能量守恒定律真的在什么条件下都成立吗？
以下只是我个人的看法，仅供参考。 质量守恒定律永远成立，否则根据爱因斯坦的质能方程，能量守恒定律也不能成立。 但有些核反应的确让反应前后的质量发生了变化，因此，我们必须承认蝴蝶效应。 例如贝塔衰变，可以理解为，在某一时空发生了一次正贝塔衰变，在同一时间也一定会发生一次负贝塔衰变，使质量守恒。 至于宇宙的诞生，宇宙大爆炸本身就是一种假说，可以认为宇宙的年龄趋近于无限，宇宙也不会毁灭。可以理解为宇宙从未诞生，也永不毁灭。 能量是自始至终都存在的，时间也一直在以一定单位跳动，因为能量的体现就是时间，时间静止则能量为零，瞬间中的能量只是微积分中为计算方便，其实瞬间中是没有能量的。对于生命体系,例如一只小 动物,热力学第一定律是否 成立？
成立。热力学第一定律即能量守恒定律。能量守恒与转换定律是自然界的基本规律之一。它指出: 自然界中的一切物质都具有能量， 能量不可能被创造， 也不可能被消灭； 但能量可以从一种形态转变为另一种形态， 且在能量的转化过程中能量的总量保持不变。对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吗?
可悲的是被许多误导了。能量守恒在宇宙学中非常有效。它适用于任何规模的全球范围内，是精确的，甚至适用于膨胀的宇宙中的暗能量。
能量守恒定律可以在任何物理场论中使用诺特定理导出，诺特定理说，它从物理定律不随时间改变这一事实中得出。令人惊讶的是，一些宇宙学家对宇宙正在膨胀的事实感到困惑，因此他们认为诺特定理并不适用。这是错误的。诺特定理只要求理论的方程是不变的，而不是解。宇宙可能会随着它的膨胀而改变，但它膨胀的方式是方程的解，它不会随着时间而改变。
宇宙学中第一个正确的能量守恒公式是爱因斯坦在1916年提出广义相对论后不久给出的。其他公式也被写进了著名的教科书，包括兰道和利夫希茨，狄拉克和温伯格。所有这些能量的公式都是等价的。它们也可以在维基百科的伪张量下找到。对于那些不喜欢伪张量的人有一个科玛的协变公式。任何研究广义相对论的人都没有理由不理解宇宙学中能量守恒定律是如何运作的。
从这些公式可以推导出膨胀宇宙包括辐射、暗能量和普通物质在内的标准宇宙模型的能量方程，如下:
E = Mc2 +Γ+Λc2κa3−3κ˙2−Ka = 0
E是体积a(t)3膨胀区域内的总能量。在完全齐次宇宙学中，这总是等于0。
a(t)是当前时代归一化为1的时间函数的普遍膨胀因子。它开始时为零，随着时间的增长随着宇宙的变大。
a˙a˙是关于时间的导数，换句话说它是宇宙膨胀的速率，M是该区域物质的总质量，c是光速，γ是归一化到当前时代的宇宙辐射的密度，λ是宇宙常数，也被称为暗能量，被认为是正的，k是引力耦合常数。用牛顿引力常数G表示，k =8πGc2，K是一个常数，对于球面闭合空间是正的，对于双曲空间是负的，对于平坦空间是零。
这个等式告诉我们，物质、辐射和暗能量中的正能量与引力场中的负能量完美平衡，而这取决于宇宙的膨胀率。随着宇宙的膨胀，a(t)的长度也在增加。普通物质Mc2的能量在膨胀体积中是恒定的。由于宇宙红移和暗能量的数量γ减小，λc2κa3随着体积的膨胀而增加。膨胀率必须调整，以使负重力能平衡这些能量的总和。特别是，暗能量最终必须成为主导的正项，而空间膨胀加速以平衡能量方程。
