先表達(dá)個(gè)人觀點(diǎn):在我們已知的宇宙中,能量守恒定律不可能被推翻。 能量守恒定律嚴(yán)格地說(shuō)應(yīng)該是能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律 能量守恒定律(energy conservation law)即熱力學(xué)第一定律是指在一個(gè)封閉(孤立)系統(tǒng)的總能量保持不變。其中總能量一般說(shuō)來(lái)已不再只是動(dòng)能與勢(shì)能之和,而是靜止能量(固有能量)、動(dòng)能、勢(shì)能三者的總量 。 能量守恒定律可以表述為:一個(gè)系統(tǒng)的總能量的改變只能等于傳入或者傳出該系統(tǒng)的能量的多少??偰芰繛橄到y(tǒng)的機(jī)械能、熱能及除熱能以外的任何內(nèi)能形式的總和。 如果一個(gè)系統(tǒng)處于孤立環(huán)境,即不可能有能量或質(zhì)量傳入或傳出系統(tǒng)。對(duì)于此情形,能量守恒定律表述為:“孤立系統(tǒng)的總能量保持不變。” 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其它物體,而能量的總量保持不變。能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。 能量守恒定律的實(shí)驗(yàn)證明 經(jīng)典物理中的熱功實(shí)驗(yàn)的例子實(shí)在是太多了,我們這里就不一 一例舉了。質(zhì)能方程是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的拓展,這里介紹一下在高能粒子中發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)現(xiàn)象。 一、正、負(fù)電子對(duì)撞湮沒(méi)釋放光子 正負(fù)電子的全部固有能量(對(duì)應(yīng)于靜止質(zhì)量)轉(zhuǎn)化成了光子能量即電磁輻射能(相應(yīng)的質(zhì)量為光子的動(dòng)質(zhì)量)。 二、原子核裂變過(guò)程中,部分固有能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。一個(gè)有多種成分組成的復(fù)合系統(tǒng),其整體的固有能量(或靜質(zhì)量)是各組成部分的固有能量(或靜質(zhì)量)與相互作用勢(shì)能的總和。 為什么有人認(rèn)為在量子力學(xué)中并不遵守能量守恒 緣起于狄拉克的真空漲落理論,真空不空,最早是著名的物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者狄拉克提出來(lái)的。 由于原子里面電子的運(yùn)動(dòng)必須是相對(duì)論性的(也就是速度接近光速),狄拉克提出了相對(duì)論的電子運(yùn)動(dòng)方程,這個(gè)方程非常簡(jiǎn)潔對(duì)稱(chēng),完全符合狄拉克對(duì)數(shù)學(xué)之美的認(rèn)識(shí)。狄拉克發(fā)現(xiàn)他的方程得出的電子的能量有正負(fù)兩個(gè)解,正能量的解和已經(jīng)觀測(cè)到的電子的性質(zhì)一致,但是負(fù)能量的解不對(duì)應(yīng)當(dāng)時(shí)已知的任何現(xiàn)象。按照當(dāng)時(shí)物理學(xué)家的習(xí)慣,這個(gè)負(fù)能量的解是“非物理”的,應(yīng)該直接扔掉。 但是狄拉克以為既然他的方程如此之美,基本不能夠有錯(cuò),所以負(fù)能量的解必需是正確的。于是,狄拉克就假定具有負(fù)能量的電子填滿了真空,真空就是負(fù)能量的“電子海”。由于我們?cè)谶@個(gè)“?!钡南旅妫覀兓居X(jué)得不到這個(gè)海外面的負(fù)能量電子的存在。如今狄拉克的這個(gè)預(yù)言已經(jīng)真的被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了! 我們看到,認(rèn)為量子力學(xué)不遵守能量守恒的人,其實(shí)是沒(méi)有理解負(fù)能量的存在,能量不能被創(chuàng)生,也不能被消滅。真空漲落中,總能量依舊守恒。這就是我們看到的宏觀上的真空,這在量子力學(xué)中也被稱(chēng)為對(duì)應(yīng)原理。 |
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來(lái)自: 炫葉楓雪 > 《物(理)化(學(xué))》