Множество рассуждений на тему физического мироустройства приводят к тому, что всё вокруг, в конечном итоге, состоит из информации и энергии. Тут можно привести невероятное количество примеров и все постоянные читатели канала наверняка помнят, что неоднократно мы приходили именно к такому выводу.
Возьмите, например, материю. Материя часто описывается как энергия, которая приобрела некоторую форму. По одной из концепций квантовое поле постоянно вибрирует, а точки с большой амплитудой и высокой энергией (!) как раз-таки представляют собой частицу.
Энергия описывает возможность волны распространяться в пространстве или существовать то или иное физическое явление. Это базовая сущность.
К сожалению, ситуация такова, что для осмысления проблемы нужно от чего-то отталкиваться. Отталкиваться лучше от понятных и чётко сформулированных физических понятий и терминов. Одним таким кирпичиком в фундаменте физического миропонимания как раз-таки и является энергия.
Есть только тут одна проблема - хотя всё и сводится к понятию "энергия", прямого определения этого термина нет.
И в общем-то, ясно, что для того, чтобы подбросить мячик в воздух, то нужно совершить работу и передать мячику энергию. Вот только чем тут будет являться сама энергия и одинакова ли "энергия" в разных процессах?
Энергия и классическая физика
Конечно же, учебник физики приводит классическое определение для энергии:
Энергия - это скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи или мерой перехода движения материи из одних форм в другие.
Определение хорошее. Пока мы работаем с механикой даже и мысли не возникает, что "энергия" может вообще что-то значить физически. Ну есть она и есть. У сжатой пружины большая кинетическая энергия, у подвешенного яблока - большая потенциальная.
Это примерно как знак + объяснить при сложении.
Энергия может преобразовываться из одного типа в другой и передаваться от одного объекта к другому. Измеряется она в Джоулях. Фундаментальным аспектом концепции энергии является то, что энергия всегда сохраняется. Этот принцип известен как первый закон термодинамики.
И пока энергия "механическая" даже вопросов-то не появляется. Хотя уже было бы правильно задуматься, а что это такое происходит при взаимодействиях.
Интереснее всего рассмотреть энергию применительно к глобальному мироустройству.
Глобальная физика и энергия
Веселье начинается с рассмотрения работ Эйнштейна.
Одним из поразительных результатов теории относительности Эйнштейна является то, что масса и энергия эквивалентны и преобразуемы одна в другую.
Тут начинаются все разговоры, что энергия является материей и наоборот.
Добавим к этому отсутствие истинного понимания природы существования материи и придём к тому, что эквивалентность энергии и материи есть лучшее объяснение происходящего вокруг.
Если анализировать устройство материи, то всё представление о её строении долгое время держалось только лишь на логике - "каменная стена". Есть кирпичики в виде атомов, из этих атомов строится целое тело. Но проблемы начались, когда сами атомы разобрали на кирпичики. Потом субатомные частицы тоже оказались состоящими из других, более мелких частичек. И так материю дробят до сих пор. И, что ужасно, она продолжает дробиться.
Опустим все проведенные операции и упрёмся в то, что материя в конечном итоге есть энергия, которая распределена в пространстве в виде некоторой матрицы. Матрица проявляет характерные свойства, а процесс поиска ответа о сущности природы материи неизбежно приведет к этой логике.
Квантовая физика и энергия
Масла в огонь ещё подливает и квантовая физика. Мало того, что сами квантовые частицы стали рассматриваться как колебания квантового поля с типичными параметрами, так ещё и все взаимодействия описали сугубо через передачу энергии посредством поля.
Тут мы неизбежно сталкиваемся с тем, что пытаемся дать энергии чёткое определение и привести описание объекта к тому, чтобы его можно было "пощупать руками". Ведь это базовое понятие, на котором всё держится.
Что же, вы можете перерыть все книги по физике, как это сделал я. Ещё можно прийти к выводу, что мы не понимаем, чем энергия является и оказаться, в общем-то, правым. Но можно попытаться подобрать простую аналогию. Возможно, что она будет не совсем правильной, но это лучшее, что мы можем сделать.
Что такое энергия?
Чем же является энергия? Это базовая сущность, через которую мы объясняем буквально все физические процессы.
Тут мне очень понравилось высказывание одного из уважаемых читателей, что ни один уважающий себя физик не будет давать определение энергии. Что же, это очень верная мысль. Но при всём при этом я бы хотел привести аналогию и рассказать о своем понимании этого явления. На правильность претендовать не могу, даже если всё правильно.
Понятно объяснение термина энергия
Представьте себе, что есть пространство-время. По некоторым представлениям это как пустая комната, снабженная различными метриками - шириной, высотой и длиной, а также секундомером.
В этой локации могут происходить или не происходить события. Такая якобы пустая комната является холстом художника, где вырисовывается вся физика.
Очень удобно сравнивать это с компьютерной реальностью. Я всё детство провел за компьютером, сам разрабатывал игры, кодил и отлично ориентируюсь в виртуальной вселенной. Давайте попробуем использовать эту логику. Вероятно, она не самая правильная, но она кажется мне подходящей, да и физике она не противоречит.
Представьте себе редактор для видеоигры.
У вас есть 3+1 - мерное пространства-время - это пустое место, где можно разместить предметы из коллекции объектов. Есть набор скриптов для каждого объекта - это физические законы. Есть прочие свойства.
Материя, которая есть в этом редакторе - это картинка. Любой стол или человек тут есть картинка. Картинка состоит из точек. Точки эти упорядочены согласно коду объекта и выводятся в нужной форме и в нужных позициях. Поведение точки задаётся программной средой и внесенной функцией.
Занятно, что примерно также описывает материю теория поля. Любая частица есть колебание поля. Колебание поля в нужной точке. Само поле существует в пространстве-времени. Ну а частицы описываются функцией вероятности.
При этом есть крайне важная деталь. Если мы возьмем компьютер, то он подключен к сети. Он потребляет электрическую энергию.
Электрическая энергия преобразуется в двоичный код и в результате на экране выводится точка. Ловите связь? Точка в редакторе, выведенная на экране кодом, и есть энергия из розетки.
Электрическая энергия, которая в результате взаимодействия с полупроводниками и, подчиняясь составленному двоичному коду, приобрела такую форму.
Но в основе всего этого лежит только одно - ЭНЕРГИЯ, электрическая энергия в проводе из розетки.
Чтобы подвинуть объект или поднять какого-нибудь NPC над землей в этом редакторе, следует вновь затратить...электрический ток, чтобы сформировалась команда из кода, которая при взаимодействии с пространством разработки позволит существу оказаться на заданной высоте. Сам же NPC в этой среде воспринимал бы это так, что затратил некоторую энергию, чтобы забраться на верх.
В реальности мы бы тоже боролись с силой Земного притяжения, поднимаясь по лестнице, тратили энергию и потом компенсировали бы потери энергии от переваренной еды (превратившейся в механику) посредством сытного обеда (который тоже является формой энергии). Причём, общая энергия система получена от какого-то такого же провода, только мы не знаем от какого, а потому не можем дать точное определение явлению "энергия"
Я предполагаю, что кварк или бозон, выведенный в пространстве времени в нужной точке подобно поведению системы в игре, есть такая же энергия (которая непонятно откуда взялась), прошедшая взаимодействие с некоторой информационной матрицей пространства-времени и ставшая вполне себе физической материей.
У этой материи есть свойства, которые задаются программным движком или, в нашем случае, пространством-временем. Они выражаются, например, в том, что тяжелое падает, когда есть гравитация и так далее.
Так или иначе, энергия не является чем-то, что можно чётко и однозначно описать и остаётся той самой отправной точкой, с которой начинается вся физика.
Примерно также я пытался объяснить феномен информации в физике и понял, что это ещё один базовый камень в фундаменте и ответ буквально невозможно найти.
Саму энергию можно представить самыми разными способами - от зеленого облака, которое впитывает объект до количества бензина, которое мы заливаем в бак. Физическая суть при этом останется прежней - это будет некоторая величина, способная позволять совершать работу, менять форму существования и даже материализоваться в пространстве. Некоторый ресурс, пригодный для превращения.
---
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать подписчики
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!
