帶著超市去末世_第四百一十五章 能量 二 首頁

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究竟上,物理學家一向到19世紀中才真正瞭解能量觀點,在此之前常常與力、動量等觀點混合。

在典範力學中,其能量就是從靜止加快到現有速率所作的功的總和。

能量守恒定律是很多物理定律的特性。以數學的觀點來看,能量守恒是諾特定理的成果。如果物理體係在時候平移時滿足持續對稱,則其能量(時候的共軛物理量)守恒。相反的,若物理體係在時候平移時無對稱性,則其能量不守恒,但若考慮此體係和另一個體係互換能量,而分解的較大體係不隨時候竄改,這個較大體係的能量就會守恒。因為任何時變體係都能夠放在一個較大的非時變體係中,是以能夠藉由恰當的重新定義能量來達到能量的守恒。對於平坦時空下的物理實際,因為量子力學答應短時候內的不守恒(比方正-反粒子對),以是在量子力學中並不遵循能量守恒,而在狹義相對論中能量守恒定律會轉換為質能守恒定律。

能量守恒定律表白能量不會平空產生,也不會平空消逝,隻能從一種情勢轉化為另一種情勢,而能的總量保持穩定。能量是標量,不是向量,冇有方向。至於正物質與反物質並不是說質量有正負,而是原子核的電性相反,相遇後質量轉化為能量。任何活動都需求能量。能量的情勢有很多種,比方光能、聲能、熱能、電能,機器能、化學能、核能等。舉一個例子,察看一個質量為1kg的固體的能量:

該固體的原子能是將其連絡能在原子核裂變或聚變反應中開釋出來變成反應產品的動能。

在量子力學中,量子體係的能量由一個稱為哈密頓算符的自伴算符來描述,此算符感化在體係的希爾伯特空間(或是波函數空間)中。若哈密頓算符是非時變的算符,跟著體係竄改,其呈現概率的測量不隨時候而竄改,是以能量的希冀值也不會隨時候而竄改。量子場論下局域性的能量守恒能夠用能量-動量張量運運算元共同諾特定理求得。因為在在量子實際中冇有全域性的時候運算元,時候和能量之間的不肯定乾係隻會在一些特定前提下建立,與位置和動量之間的不肯定乾係作為量子力學根本的本質有所分歧(見不肯定性道理)。在每個牢固時候下的能量都能夠精確的量測,不會受時候和能量之間的不肯定乾係影響,是以即便在量子力學中,能量守恒也是一個有清楚定義的觀點。

按照能量守恒定律,流入的能量即是流出的能量加上內能竄改。此定律是物理學中相稱根基的判據。遵循時候的平移對稱性(平移穩定性),物理定律(定理)在任何時候都建立。

在典範熱學中,其能量就是從絕對零度加熱現有溫度所作的功的總和。

該固體的內能是將它冷卻到絕對零度所開釋出來的功的總和。

還能夠用相反的體例來定義這個固體所含的能量。舉兩個例子:

能量是物理學的根基觀點之一,從典範力學到相對論、量子力學和宇宙學,能量老是一個核心觀點。

是以隻要觀察者的參考係冇有竄改,狹義相對論中能量對時候的守恒性仍然建立,全部體係的能量仍然穩定,位在分歧參考係下的觀察者會量測的能量大小分歧,但各觀察者量到的能量數值都不會隨時候竄改。穩定質量由能量-動量乾係式所定義,是統統觀察者能夠觀察到的體係質量和能量的最小值,穩定質量也會守恒,並且各觀察者量測到的數值均不異。

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