какво е опредлението за енергия? / Наука / Природни науки / Физика

Здравей ease,

цитат:
А как се разглежда тогава факта ,че всичко в основата си е енергия и нищо освен енергия на съществува?

край на цитата.

Нищо подобно .. по определение всичко което съществува и взаимодейства променяйки се е материя.. Ако дори Бог би съществувал и взаимодействал то той би бил материя..

цитат:
Енергиата там не може да е просто свойство на материята, защото енергията е това ,което изгражда материята.

край на цитата.

Материята освен своята основна същност съществуването и взаимодействието притежава и редица качества и форми като протяжност .. движение и прочие.. Способноста на материята да си взаимодейства променяйки се и променяйки околното ние наричаме енергия и сме открили че енергията има количественно измерение и не се губи и не се създава а само се обменя между материята .. енергията в такъв смисъл е мярка за способноста на материята за движение при което предизвиква промяна .. извършва работа.. Работата - това е промяната в материята осъществена за сметка на обменената енергия..
Независимо от всички тези понятия въпросът със самата същност на енергията е неясен в науката .. в потвърждение на това прилагам една интересна статия :
Ю.А.Лебедев
Некоторые недоумения, возникающие в связи с понятием "Энергия"
Масса,
увы, не кратное от деленья
энергии на скорость зренья
в квадрате, но ощущенье тренья-
(1,412)
Что такое энергия? В соответствии с определением "Физической энциклопедии" "Энергия (от греч. energeia - действие, деятельность) - общая количеств. мера движения и взаимодействия всех видов материи". (2, 614)
Если Вас эта формулировка устраивает, читать эту заметку дальше не имеет смысла.
У меня же оно вызывает ряд вопросов. Я не понимаю, о какой сущности идет речь в определении. Эта мера материальна или нет? В первом случае оказывается, что среди различных видов материи существует некий особый вид, являющейся "мерой взаимодействия всех видов материи". (Между прочим, вопрос: и "себя с собой" включительно? Типичный случай парадокса Лжеца или парадокса Рассела). Если нет, то я не понимаю, что значит быть "мерой взаимодействия"? Последнее недоумение, впрочем, распространяется и на все определение в целом. Что можно мерить единой мерой в движении - всегда, кстати, относительном - и во всех видах взаимодействий? Определение дает ответ - энергию, физическая сущность которой при этом абсолютно невразумительна.
Вот, например, широко известная кинетическая энергия как мера движения. Знаменитая эм вэ квадрат пополам. Если энергия материальна (а по Эйнштейну всякая энергия всегда равна эм цэ квадрат), то давайте рассмотрим пример с кинетической энергией. Летит самолет и он наблюдается разными наблюдателями на земле. Тогда, в соответствии с утверждением Эйнштейна, и сама кинетическая энергия, и "масса кинетической энергии" наблюдаемого в полете самолета, будет зависеть от того, под каким углом к линии зрения направлена его скорость. Ведь от этого угла будет зависеть измеряемая каждым наблюдателем скорость и, следовательно, кинетическая энергия самолета относительно конкретного наблюдателя. Чтобы масса чего бы то ни было (а тем более какого-нибудь солидного "кукурузника", опрыскивающего поля АОЗТ "Путь к коммунизму") зависела от направления взгляда не только специально уполномоченного наблюдателя (это было бы удивительно, но все же соответствовало хотя бы российской бюрократической традиции), но и всякого праздного гуляки?! Не понимаю и не верю! И не думаю, что мое непонимание такого положения, связано только с моими личными способностями к восприятию физических идей.
Берем другой источник - книгу Рею Утияма "К чему пришла физика". По мнению акад. В.Л.Гинзбурга, "ее автор - японский физик-теоретик, имеющий, как говорится, имя в научном мире". (3, 6). Читаем: "Под энергией имеют в виду способность производить работу" (3,58)
Это определение (кстати, наиболее распространенное) физически более ясно. Однако и оно порождает вопросы. Изолированная система, находящаяся в равновесии, не способна к совершению работы, хотя энергией обладает. А информация, введенная в сложную систему, не обладая энергией (или имея ничтожную энергию), способна совершить несопоставимо бо-льшую работу! (Правда, профессор Доньда у С.Лема "доказал", что информация сама по себе обладает массой. Но масса и у Доньды получалась ничтожно маленькой, к тому же вряд ли изложение этого доказательства Лемом может считаться адекватным и общепризнанным).
И, кстати, когда речь идет о способности совершать работу, чаще всего "на самом деле" говорят не об энергии, а об эксергии, даже если и не подозревают о существовании такой физической величины. "Эксергия - это максимальная полезная работа, которую можно получить при контакте рабочего тела или источника энергии с природной окружающей средой при достижении равновесия с ней" (4). Я не хочу обсуждать понятие эксергии само по себе. Важно посмотреть - что же дает введение этого нового понятия для уразумления понятия энергии? Как разъяснил мне один из наиболее компетентных специалистов в эксергетическом анализе профессор Лейтес И.Л., "эксергия неразрывно связана с реальной окружающей природой" (5), т.е. реальная работа, которая "практически" может быть получена, зависит от того, в каком окружении протекает процесс, дающий работу. И одно и то же количество бензина, "съеденного" вашим автомобилем зимой и летом переместит его по современному автобану зимой дальше, чем летом. Химическая энергия сгоревшего бензина почти одна и та же, а полученная работа - существенно разная! Я не считаю, что это строгое рассуждение. Мой пример только показывает, что путаница понятий энергии и эксергии в "обыденном физическом смысле" является почти повсеместной. Хорошая штука эксергия, но, поскольку она основывается на понятии энергии, при углубленном анализе упираешься в те же недоумения, которые свойственны понятию энергии.
Отдельный вопрос о видах энергии. Тот же Рею Утияма пишет: "Энергия бывает световой, тепловой, химической, атомной и т.д." (3,59). Здесь особенно умиляет это "и т.д.". Действительно, можно продолжить ряд и включить в него и магнитную, и механическую и гравитационную (это безусловно), но и биологическую (здесь я уже не уверен в абсолютной корректности), и - а где критерий запрещающий это делать? - психическую, торсионную, астральную и сотни им подобных, за каждой из которых стоят интересы десятков или даже сотен адептов и фанатов, но и противостоят которым тысячи и тысячи "официальных ученых". Тогда что же стоит за краеугольным камнем современной физики - законом сохранения энергии? Туманный ряд понятий разной степени признанности, множество физических и "нефизических" сущностей неясного объема и с неясными критериями вхождения в это множество? Значит ли это, что "краеугольный камень" не держит современную систему представлений об окружающем мире? Отнюдь нет! Это, как мне кажется, означает скорее то, что и понятие энергии, и закон ее сохранения являются не ЗНАНИЕМ, а АЛГОРИТМОМ, сборником рецептов, основанных на практическом опыте и многократно подтвержденных им. Локально, в каждой конкретной ситуации, в каждой конкретной научной области, с осознанием ограниченности принятых там аксиом, эти понятия работают.
Впрочем, внимательный и образованный читатель может сказать, что автор ломится в открытую дверь. Ведь еще один из самых блестящих физиков XX века, нобелевский лауреат Р.Фейнман писал: "Важно понимать, что физике сегодняшнего дня неизвестно, что такое энергия. Мы не считаем, что энергия передается в виде маленьких пилюль. Ничего подобного. Просто имеются формулы для расчета определенных численных величин-" (6,73). Из этой цитаты (да и из всего изложения Фейнманом вопроса о природе энергии в цитируемой книге - с этим согласятся все, читавшие этот том лекций Фейнмана) ясно, что Фейнман однозначно согласился бы и с вышеизложенным утверждением о том, что понятие энергии определяет не сущность, а математический алгоритм. Так что же нового хочет сказать автор? Смею предположить, что следующее. Алгоритмы для расчетов величин, называемых "энергия", в каждой конкретной области знания работают вполне удовлетворительно. Но при попытке свести их воедино и таким путем раскрыть общую физическую сущность, скрывающуюся за понятием "энергия", демонстрируют свою принципиальную несовместимость-
Почему же в вопросе об энергии так мало ясности? Как считается в современной литературе, до совсем недавнего времени "-физики не очень хорошо понимали, что такое энергия. Сам термин "энергия" появился лишь в начале XIX века; он был введен в механику Юнгом" (7, 47). Думается, что физики (и чем выше их профессиональный уровень, тем ярче это проявляется, как показывает пример с Р.Фейнманом) и до сих пор "не очень хорошо" понимают физический смысл этого фундаментального физического понятия. К чему это приводит? Приведу пример из области, где "неясность" в осознании смысла этого понятия особенно вопиет. Я имею в виду космологию. Вот что говорят об энергии и Вселенной один из известнейших современных космологов А.А.Старобинский и И.К.Розгачева: "-Вселенная не удовлетворяет исходным аксиомам термодинамики об аддитивности энергии и существовании термодинамического равновесия". (8, 618)
Иными словами, само понятие энергии, той энергии, о смысле которой худо-бедно физики договорились, по крайней мере друг с другом и по крайней мере "на публике", при рассмотрении любых локальных процессов, не может быть корректно использовано в космологических моделях. Тогда что остается в фундаменте современной космологии?!
"Так в чем же пафос этой заметки?",- спросит читатель. "Что предлагает автор? Где позитив?"
Отвечаю: "Не знаю". Утверждаю же в связи с вышеизложенным только следующее: МИР В ЦЕЛОМ УСТРОЕН НЕ ТАК, КАК ОБ ЭТОМ НАПИСАНО В УЧЕБНИКАХ, ВЕЩАЕТСЯ С УНИВЕРСИТЕТСКИХ КАФЕДР И КАК ДУМАЮТ МИЛЛИАРДЫ ЗЕМЛЯН.
Москва, 2001 год.
Дано това бъде добър повод за размисъл на всички физици..