假如有人發現能量不完全守恆會怎麼樣?

菰單莪的亼

這個問題其實已經在某種程度上存在了!因為廣義相對論允許物質的總能量不守恆!至於為什麼我在下面會回答!

能量守恆定律

能量守恆定律可以說是被廣為人知的物理定律之一!基本可以認為它是物理世界的最重要的基石之一!在整個經典物理學中,我們學過三大守恆定律!能量守恆定律、動量守恆定律、角動量守恆定律。

其中能量守恆定律體現了時間平移不變性、動量守恆定律體現了空間平移不變性、角動量守恆體現了空間各向同性!這三大定律完全表達了經典物理的絕對時空觀!


👆焦耳👆

在能量守恆定律的提出過程中其實是存在很多爭議的,最早是在1840年左右德國物理學家邁爾提出的。(最開始是個醫生.....)但是他的想法不被人接受,甚至人們認為他得了精神病。隨後這場爭議變的變的越來越激烈,焦耳(能量的單位就是以他命名)和湯姆孫站在能量守恆的一邊,遭到法拉第等一系列人的反對,最終兩人在1853年,兩人終於共同完成能量守恆和轉化定律的精確表述。(一開始湯姆孫也是反對焦耳的,後來他做實驗得到了一樣的結論,親自負荊請罪後來兩人一起探討這個問題)能量守恆定律的表述:

在孤立系統中,能量從一種形式轉換成另一種形式,從一個物體傳遞到另一個物體,在轉換和傳遞的過程中,各種形式、各個物體的能量的總和保持不變。整個自然界也可看成一個孤立系統,而表述為自然界中能量可不斷轉換和傳遞,但總量保持不變。

質能守恆定律

看到這裡肯定會有人提出質能守恆定律來反駁我,其實質能守恆定律可以認為是對能量守恆定律的

完善與擴展,本質是不變的!


在相對論提出之前,人們普遍將質量與能量區分開,但在1905年愛因斯坦的第一篇相對論論文發表後三個月,他又專門寫了一篇不到兩千字的論文來討論慣性質量與能量的關係!他認為:物體的慣性質量就是物體的能量的度量。

愛因斯坦的質能守恆定律反映了物質的兩個基本屬性——質量和能量之間存在著的普遍關係和不可分割的聯繫:物體的質量與能量有固定的比例關係,它們是相互聯繫、相互制約的物質屬性,不是絕對對立和分離的;質量和能量同屬物質的屬性,它們互以對方的存在為自己存在的前提,世界上沒有脫離質量的能量,也沒有脫離能量的質量;有質量就有能量,有能量就有質量,不能把能量和質量分割開來。

總之,能量守恆定律與質能守恆定律的本質是相同的,只是但表達對象不同。不能認為質能守恆推翻能量守恆!

廣義相對論為什麼允許能量不守恆?

說到這可能就要說些鬼畫符一般的公式了!看過《時間簡史》的讀者不知道記不記得這樣一句話:“

宇宙的總能量其實是0,宇宙的物質都是向真空透支的能量”。


其實因為宇宙的時空沒有時間平移對稱性,一直在膨脹,所以由廣義相對論和量子場論描述的宇宙中總物質能量是不守恆的!

廣義相對論中有一個能量動量守恆方程:



將這個式子對空間積分:

這個式子確實複雜,大家也不需要理解,就記著這個式子可以允許物質的總能量不守恆!


其實這也從現有的宇宙大爆炸看出,宇宙爆炸的物質與能量來源以現有理論就是不守恆的!

所以真的如果有人可以將能量守恆定理在進行拓展,探索出本質!那麼其成就我自己就無法評價了.......



科學認識論

假如能量不守恆,可能是形式上的不守恆。時空拓撲應當是守恆的。它與能量守恆只差質量量綱。目前看,守恆量應當是時空拓撲不變性質。而守恆量都是由某個零階張量標誌的。也就是說,互為協、逆變張量的縮並才能導致零階張量。協變張量是右手座標系的變換表,逆變張量是左手座標系的變換表。

如果光子表徵為某個二階混合型張量,然後讓兩個偏振性完全相反的光子流(激光),對撞!這其實就是兩張量進行縮並運算。這結果應當是一個零階張量的能量形態。

所以,說能量守恆是在兩種張量形態能量下的聯合守恆。宇宙間可能存在另一種能量----零階張量形態的能量。

此乃個人見解。對錯都不要抄襲!


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