能量守恆定律有沒有不適用的地方?

時間 2021-05-29 22:38:31

1樓:

有的。在天體的尺度上,能量守恆定律不成立。

任何守恆量都對應著一種對稱性。比如,空間平移不變性對應動量守恆,轉動不變性對應角動量守恆。與能量守恆對應的對稱性是時間平移不變性,也就是說,如果乙個系統在時間平移的操作下哈密頓量保持不變,那麼這個系統能量守恆。

我們知道宇宙是加速膨脹的,也就是說,隨著時間的流逝,整個宇宙的哈密頓量是在變化著的。所以在巨集觀的天體物理的尺度下,能量守恆定律不成立。

當然,在大多數實際應用中,時空尺度沒有那麼大,我們可以認為能量守恆近似成立。

2樓:xu Jyric

首先,能量守恆定律是有條件的,這個條件是:同一慣性參照系。也就是說,不同的參照系下全域的能量不一樣,能量守恆定律也不對非慣性係成立。

這個道理很好理解,若換乙個參照系則動能可能會發生變化;若參照系是非慣性係,那麼慣性力會做功導致機械能的變化,卻不對應其他能量的變化,因為慣性力是沒有施力物體的想象的力。

然後,應當指出能量守恆定律(也就是熱力學第一定律)是乙個定律,也就是說它是被大量實驗所檢驗的基本假設。在目前的理論體系下,我們沒有辦法證明它,因為它就是我們假設成立的,就是我們猜的。

該定律把任意系統的能量分成三種:動能、保守內力的勢能和內能,任何不是動能、不是保守內力的勢能的能量形式全部統稱為內能。你會看到,內能就是人為的定義,而熱一通過描述內能和其他能量的轉化關係來保證能量守恆。

在物理學家做了大量實驗之後,認為這個假設是好的,於是這就是能量守恆了。我們在極其有限的能被完成的巨集觀實驗中,能確定的使能量守恆定律成立的條件就只有唯一的一條:同一慣性參照系。

那麼我們就假設這個是能量守恆定律的條件。就是這樣的簡單。

最後,要說明,能量守恆定律是熱力學定律,但能量守恆定律又牽涉到內能這種與微觀密切相關的能量形式,所以這時就出現了乙個問題,就是在微觀下還能否獲得「能量守恆」?這裡要注意,「能量守恆」和「能量守恆定律」是兩回事,前者是我們期望通過微觀物理學定律嚴格證明的結論,後者是乙個熱力學假設。近代物理對能量守恆這件事是存疑的,但始終努力保持能量守恆性質,至於對是否會出現必然推翻能量守恆的高能物理實驗,那就拭目以待了。

PS.其他答主,你們的物理水平不是一般地差。

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