Любой, кто изучал естествознание в старших классах в школе, должен был слышать о термине «Закон сохранения энергии». По сути, он говорит вам, что энергия не может быть создана или уничтожена; оно может быть перенесено только из одной формы в другую.
Это определение так хорошо вписывается в нашу повседневную жизнь, когда вы наблюдаете вещи через один и тот же объектив. Давайте рассмотрим ваш автомобиль с бензиновым двигателем, например.
Химическая энергия бензина при сжигании преобразуется в тепловую энергию, которая затем преобразуется в механическую энергию.
Возьмем случай, когда камень падает с высоты, потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию.
И то же определение относится и к массе, поскольку масса не может быть ни создана, ни разрушена, она может быть преобразована только из одной формы в другую. Этот закон известен как закон сохранения массы.
Эйнштейн придумал эти два закона и дал нам знаменитый закон сохранения массы-энергии, в котором было скомпоновано знаковое уравнение - E = mc2 (эквивалентная масса энергии).
Но можем ли мы точно сказать, что Закон Сохранения Энергии является абсолютным? Что, если, энергия может быть создана?
Давайте рассмотрим 3 самых популярных аргумента против закона сохранения энергии. И попробуем их опровергнуть.
Вселенная расширяется очень быстро!
Если энергия не может быть создана, то, что питает расширение вселенной? Вселенная расширяется с очень высокой скоростью, и исследователи установили приблизительное значение 68 километров в секунду на мегапарсек.
Если сказать простыми словами, то вселенная расширяется быстрее скорости света.
И умопомрачительный аспект этого расширения заключается в том, что оно ускоряется . Так что с каждой секундой вселенная расширяется быстрее, чем за секунду до этого!
Исследователи называют энергию, стоящую за этим расширением, «Темной энергией». Но откуда взялась эта темная энергия ? Она уже была там?
Некоторые исследователи утверждают, что расширяющаяся вселенная питается потенциальной гравитационной энергией внутри нее. По мере расширения Вселенной галактики все дальше и дальше отдаляются друг от друга.
Это уменьшает гравитационную энергию между ними. Эта гравитационная энергия используется вселенной для расширения.
Кроме того, по мере расширения вселенной становится все холоднее и холоднее. Новые звезды не такие горячие, как их предшественники, и мы наблюдаем эту тенденцию по всему Космосу.
Так что да, когда мы смотрим на вселенную как на замкнутую систему, она подчиняется закону сохранения энергии.
Квантовая физика и закон сохранения энергии
У Эйнштейна и квантовой физики были очень плохие отношения, так как многие принципы физики, которые, как мы знаем, работают в реальном мире, не ведут себя одинаково в квантовом мире.
Когда электроны возбуждаются, они могут прыгать на более высокие уровни. Нильс Бор, Ханс Крамерс и Джон Слейтер предположили, что эти электроны на мгновение нарушили закон сохранения энергии.
Они заявили, что с каждым скачком энергия либо создается, либо разрушается электронами в течение всего процесса. Однако это опять-таки было исключено, поскольку полная энергия электрона до или после возбуждения оставалась неизменной.
По сути, закон сохранения энергии в процессе никак не нарушался.
Космологическая постоянная
Третья тема не похожа на ту, что мы обсуждали выше. В предыдущих случаях сохранение энергии считалось неприменимым, но это оказалось ошибочным.
Тем не менее, когда мы обсуждаем космологическую константу, все непонятно.
Мы обсуждали, как Вселенная находится в ускоренном расширении и как темная энергия считается топливом для расширения.
Однако знаем ли мы, что такое Темная энергия и как она появилась?
Ну, ученые решили найти величину этой темной энергии двумя способами. Первый метод состоял в том, чтобы вычислить это через уравнения, и второй метод - непосредственное измерение величины.
И когда два значения были представлены для оценки, это всех шокировало. Значение, которое можно рассчитать с помощью физических уравнений, было на 120 порядков больше, чем измеренное значение.
Это не незначительная разница, и ее описали как «худшее теоретическое предсказание в истории физики». Измеренное значение было названо космологической постоянной.
Однако фактическое значение космологической постоянной обсуждается и сейчас из-за используемого метода измерения.
Таким образом, это огромное расхождение заставило ученых задуматься о причине этой разницы. И результат, который они нарисовали, заключается в том, что где-то, миллионы или миллиарды лет назад, закон сохранения энергии был нарушен.
Это очень рискованное замечание из-за правильности Закона Сохранения Энергии.
Исследователи полагают, что в какой-то момент истории энергия была либо создана, либо уничтожена, не соблюдая принцип сохранения энергии. Это может быть причиной того, что такой сдвиг в значении наблюдался с помощью двух методов расчета.
Тем не мене для доказательства такой гипотезы на сегодняшний день нет необходимых данных.
Итак, на данный момент, с точки зрения науки, Закон Сохранения Энергии все еще остается неопровержимым, несмотря на некоторые весьма серьезные претензии к нему.
