能量守恆真的是正確的嗎?

時間 2021-05-06 16:40:36

1樓:草帽

如果物理學存在,那麼他應該滿足三個特徵。

1.時間平移對稱性。啥意思,就是說物理規律不能今天是對的,明天就是錯的了。我們當然要求物理學具有這個特徵。否則物理還有什麼用呢?

2.空間平移對稱性。啥?就是說我的物理定律不能換了乙個地方就不對了。也很自然,如果做不到這一點。物理也沒啥用。

3.空間轉動對稱性。就是物理規律在實驗儀器都轉了乙個方向是依然成立。

然後根據這三條就可以得出三個守恆律:能量守恆、動量守恆、角動量守恆。

這也就意味著,只要物理學存在,就必定有這三條規律。

很美,不是嗎。

(本人能力有限,對於題主的例子並不理解。對於對稱性與守恆律的推導也不熟悉,抱歉。)

2樓:風輕雲淡

能量守恆是相對於某個確定的封閉系統的,而目前我們所在的宇宙是否是封閉系統尚無定論,比如,黑洞和白洞就在我們宇宙之內,但他的明確邊界和能量確是目前不可測定的,所以也就不能說宇宙是封閉系統,小到地球,也都無法確定其明確邊界。所以,絕大多數所謂封閉系統都是基於數學和物理簡化的,在這種簡化下,目前尚無違反能量守恆的反例。

另外,科學結論不等於真理,也可以說,目前世界上沒有任何被確定為真理的結論,包括科學結論。但你所說的「正確」,卻少了相對限定,更接近於絕對化表述,所以,不止這一條結論不能說是「正確」的,任何結論或命題,也都不能說是「正確」的。

科學思維在於嚴謹,嚴謹首先是邏輯和語言的嚴謹,你的所有問題,之所以偏頗,就是因為基本面上就不夠嚴謹。比如,沒有嚴謹地去看能量守恆定律的完整表述。一步錯步步錯

3樓:七006

說沒有反例的,你給我說說牛頓定律有沒有反例?你倒是憑空推出個反例來啊?

所有我們這些定律不過是人從自然界總結下來的規律,自然界恰好符合了我們想出來的規律。但是不是哪天哪種情況下就不適用了呢?完全可能啊!

能量守恆打出生有考慮過質量還能和能量轉換麼?這不後來發現核反應啥的才改了改能量守恆的說法使得能量守恆還成立麼?

至少個人感覺這東西沒法去證明是不是對的,因為我們需要證明它在所有情況下都是對的,我們也不知道所有情況是什麼東西。只能說現在我們沒有發現什麼不符合能量守恆的反例,將就先用著。

4樓:天行者老孟

單純的能量守恆當然不夠完備,現在的說法是質能守恆!

否則不用說冷聚變,熱核反應了解一下,對,就是太陽提供能量的那種反應!更別說正反物質的湮滅了!

愛因斯坦早就提出了:E=mc^2

5樓:Youngler

有原則的人相信這個定律,這不單是經驗總結,Newton 之前哲學家就思考出了運動守恆原理。能量守恆定律不僅是定律,也是一種方法,作為方法,它總是有用,因此科學不允許用實驗否定方法。不過,由於科學是允許大膽假設,可以打破任何常規去設計新的理論去解決新的問題,所以新的理論可以不服從能量守恆定律,比如廣義相對論就沒有遵從能量守恆定律

6樓:三三

建議題主先搞清楚什麼叫公理定理。任何系統的根基,都是有前置條件的,也許前置條件很難實現,但正是這種簡化,才有可能實現概念抽象,並由此再展開理論複雜化現實化拓展。比如某些人拿所謂的水桶論,在低速條件下推翻牛三律一樣,他們完全忽視了,牛三律的前置條件,慣性系。

7樓:Silent丶

脫離時間說能量就是耍流氓,根據不確定性原理,t測的越準確,E就越不確定。所以真空無時無刻都在沸騰,能量憑空產生沒有消逝的一剎,能量就沒有守恆。

8樓:GingerRomeo Lee

不是。任何物理定律都有其適用範圍。經典熱力學定律只適用於封閉體系,而真實世界中絕對的封閉體系又是不存在的。因此,近年來科學界又建立了「非線性非平衡態熱力學」。

分割線普里戈金常說一句話:「科學研究不是老師教學生,而是學生教老師。」我在普里戈金身邊研究了二十餘年。

我發現,科學研究不是從學習教科書開始,而是從提問、觀察開始。科學發現的機遇稍縱即逝,容不得半點猶豫不決。拿破崙有句名言:

「機會只對有準備的頭腦存在!」這是成功者的經驗之談。

――張天蓉《蝴蝶效應之謎:走近分形與混沌》

9樓:snofox

能量不守恆,能量既可以憑空產生也可以憑空消失。並會帶來不可避免的技術。這些技術比科幻片還先進。

能量守恆就跟說大地是方形的一樣,是暫時的無知造成的。因為這種知識影響過於強大,當今世界經濟權力系統大幾乎建立在能量守恆基礎之上,所以一直不能公開傳播。不要懷疑能量守恆定律成了一種宗教,就像以前不能懷疑上帝一樣。

只要自己思考探索你也可以獲得這種知識。抱歉,暫時我也無法公開。

10樓:歐文君

沒文化真可怕啊!要是熱力學定律那麼好推翻就不會稱為定律了。。。LZ快去把餘生的精力全部拿來驗證推翻吧,這樣我們以後就不用學物化裡面的熱力學了,不用被各種系統、熵變、焓變、自由能變化折磨了,解救我們就靠你了!

11樓:

題主看我的答案:我也只有高中文憑。所謂定律,就是沒有辦法證明的,也不用證明的,但他一定是對的。

區別於定理,定理必須是用定律,已證明的定理來推證的。對於定律來說,沒有反例就是對的。

12樓:

當然不是。。。能量守恆是假設整個宇宙的Hamiltonian(我也不知道怎麼給大眾解釋,就是「物理的基本規律」吧,或者想象成F=ma裡面那個F)是不隨時間變化的。但是整個宇宙當然不符合這個,因為宇宙膨脹啊。。。

我是聽過鄙校某個學天文的同學講過,現在的「能量」要比宇宙初期少得多。 @王力樂 大神來給我們講講吧~

13樓:

我發現民科們乙個很大的特點就是幻想用「通俗的語言」推翻經典命題。

幾年前見到這些「偉大發現」我還會分享給朋友們笑一笑,現在越來越發現不願深入思考尊重事實,凡事異想天開好高騖遠其實是我們大多數人的通病。我們都是某種程度的患者。

不願多說,與民科們共勉。

14樓:哎呀

看了樓上大部分的回答,覺得好多人都在冷嘲熱諷,你們覺得你們的行為對乙個只有高中文化水準,有一顆積極學習的心,有勇氣提出問題的人是有幫助的麼?知乎對人是不是平等的?是用來讓你們嘲諷不如你們的人的工具?

他的想法錯了怎樣?他的問題不對又怎樣?大家能不能說出一些善意的學習建議或者指引?

你們真的覺得你們只有高中水準的時候你們有題主的想法和學習的精神麼?看不起你們這些頂著知識分子的帽子的盲流,請摺疊!

15樓:馮江濤

建議你讀讀熱力學統計物理,,就明白了。。解釋清楚是沒辦法用通俗語言的。。不是你想的那樣引進真空零點能的,,是有原因的。。都有實驗支援。

16樓:

那些坐等反例的都是什麼人?他一定是在某些地方看了國內沒有的東西,知道了國內不承認的知識。好了,我再去看看凱·史,你們繼續玩。

17樓:劉昆

首先,物理規律的適用性不是由誰能推出誰來決定的,而是由實驗決定的。乙個定理一種學說都是有一定的應用範圍,關於物理界的大統一理論至今仍沒有得出。

然後答題主問題,能量守恆,在巨集觀成立。而在微觀則不成立(也就是量子物理中不成立)。

在量子力學裡,不確定性原理uncertainty principle,又譯不確定原理測不准原理)表明,粒子的位置與動量不可同時被確定,位置的不確定性Δx與動量的不確定性Δp遵守不等式

ΔxΔp≥/2;其中,是約化蒲朗克常數。

也就是說,在乙個確定的時間範疇內,能量允許有乙個不確定度,說得再清楚點就是在這個時間段內,能量可以不守恆!

2023年日本核物理學家湯川秀樹曾提出重要的介子場論,現以被證實。

其中心思想就是在高能n-p散射(即中子和質子的高速碰撞)過程中,碰撞相互作用力的傳遞粒子是介子,也就是現在人們熟知的π介子。在散射碰撞的那個作用時間段內,介子的產生幾乎是憑空出現的,在這個時間段中,能量不守恆!

但是。在巨集觀的角度。把感興時間放大。避過這個時間區域。則能量仍然是守恆的,滿足動量守恆定律。

18樓:馬晨

這個我想大家真的是誤會題主了。雖然題主問題的口氣完全不像是自知只有高中文化的人應有的謙虛,但是題主提出的博文,某種程度上卻是較為中肯的,所提出的例子也是經得起檢驗的。

當然,首先還是要說一句題主:你給的博文,唯獨沒有反對能量守恆定律……

19樓:

侯吉旋Laboratoire de Physique, Ecole Normale Supérieure de Lyon, 46, Allée d』Italie, F-69364 Lyon Cedex 07, France

摘要:本文通過回顧一些違反熱力學定律的例項,指出除了熱力學第一定律之外,熱力學其他三大定律並不是總是成立。

1. 引言

熱力學四大定律 (第零定律到第三定律),是整個熱力學的基石,其地位自然不言而喻。舉個例子來說,當年愛因斯坦和蒲朗克在建立量子力學之初,也總是求助於熱力學定律,如果構造的新理論和熱力學定律不符,那麼就需要修改自己的理論。然而科學發展到現在,被奉為金科玉律的熱力學四大定律是否依然穩如磐石,沒有出現過反例呢?

答案是否定的,除了熱力學第一定律現在沒有發現任何反例之外,其他三大定律都存在這反例。

本文第二部分將介紹熱力學第三定律的反例。在第三部分將介紹熱力學第二和第零定律的反例。最後將簡短的回顧熱力學第一定律的歷史,和科學史上曾經出現的能量守恆危機。

2. 熱力學第三定律及其反例

熱力學第三定律是能斯特在研究各種低溫下化學反應的性質之後在2023年總結出來的結論。該定律可以簡單的表述為:溫度等於絕對零度的任何完美晶體的熵為0.

或者更通俗地表述為:基態無簡併。

早在2023年,Linus Pauling就在JACS上發表文章[1]指出,即使在絕對零度時,冰(水的固相)的結構也存在一些自由度。也就是說,即使將完美的冰晶體冷卻到絕對零度其熵依然大於0. 在冰的結構中,每個水分子有兩個氫原子和乙個氧原子,每個氧原子有四個最近鄰氧原子。

該分子中的兩個氫原子需要指向其他兩個最近鄰氧原子形成2個氫鍵(簡稱「兩齣」),而該分子中氧原子需要和另外兩個最近鄰的水分子中的兩個氫原子形成2個氫鍵(簡稱「兩進」),如圖一。由於每個水分子有「兩齣兩進」,而有四個最近鄰水分子,即有四個可選方向,所以「兩齣兩進」在四個可選方向裡的排布並不唯一,導致了冰的熵不可能減少到0. Pauling的預言在幾年後即被實驗所證實,這就是熱力學第三定律的最有力的乙個反例。

圖一,冰中的氫原子(黑圈)和氧原子(白圈)的構形。

自旋冰(spin ice)也可以形成類似冰的「兩齣兩進」結構[2-5],如圖二。其熵在絕對零度下也是大於0的。

圖二,自旋冰的自旋(黑色箭頭)構形。

在分數霍爾效應中也存在依賴拓撲結構的基態簡併(topology-dependent ground state degeneracy),這也是在量子框架下違反熱力學第三定律的例子。

再舉個不太恰當的例子,研究量子相變的朋友就會知道量子相變就是基態能級交叉,基態能級交叉點就是相變點。那麼在相變點基態能級簡併,也是違反了熱力學第三定律。(之所以說是個不太恰當的例子,是因為Landau-Zener隧穿會使得能級有微小變化,避免交叉。

)3、熱力學第

二、第零定律以及它們的反例

我們一般用的熱力學都隱含了乙個假設,那就是我們研究的體系都是可加體系。然而對於長程相互作用的體系或者表面不能被忽略的體系,就會出現許多新的現象,例如負的熱容量、系綜不等價、不各態歷經等等。

熱力學第二定律即熵增加原理,它等價於等容熱容量必須大於零並且等溫壓縮係數必須小於零[6]。然而在長程相互作用系統,經常出現等容熱容量小於零的情況。

文獻[7]中給出了乙個帶有長程相互作用的Ising自旋鏈模型,該模型在微正則系綜中,存在等容熱容量小於零的情況。文獻[8]也使用了與文獻[7]類似的模型,僅僅是將文獻[7]的模型中的自旋換為經典自旋,該模型在微正則系綜中也存在等容熱容量小於零的情況。這兩個例子就違反了熱力學第二定律。

同時文獻[8]也做了一件很有趣的事情,就是將相同的兩個分開的帶有長程相互作用的系統,開始製備到相同溫度上,然後讓他們熱接觸,最終他們有可能會演化到溫度不相同的兩個狀態上。(注意文獻[8]的摘要有錯誤。) 這就很明顯的違反了熱力學第零定律,因為熱力學而第零定律說的是相互接觸的兩個物體在達到熱平衡後溫度一定相等。

由此可見,對於不可加體系,熱力學第

二、第零定律不一定成立。但是他們對於可加系統依然是乙個普遍規律。

4、熱力學第一定律的歷史回顧

熱力學第一定律是在1841到2023年間由德國醫生、物理學家邁爾提出第一次提出的。然後由焦耳用實驗證實。熱力學第一定律實際上就是能量守恆定律,然後能量守恆定律在歷史上也經常遭受質疑。

在粒子物理的發展過程中,出現了好幾次能量守恆危機。每次都是實驗結果顯示粒子反應後的產生物的能量總和小於反應前的能量總和,因此人們都會想到能量守恆可能不成立。當然也還是有很多科學家認為能量守恆都是成立,他們假設一定有新的未知粒子沒有被實驗探測到。

事實上後來都找到了這些新的粒子,能量守恆原理的地位也就這樣被保住了。到目前為止,還沒有發現任何違反熱力學第一定律的例子。

順帶說一下,能量守恆對應著時間平移不變性。可是時間是什麼呢?諾貝爾獎獲得者普利高津曾說過:

「時間是先於存在而存在的!」由於我不想在哲學問題上有過多糾纏,因此不在這裡展開論述。

熱力學四大定律在物理學中占有舉足輕重的地位,然而除了熱力學第一定律之外,其他三大定律存在各式各樣的反例。熱力學第

二、第零定律的反例現在僅僅出現在不可加系統,因此我們有理由認為熱力學第

二、第零定律對於可加系統還是乙個普遍的規律。熱力學第三定律其本身是乙個實驗的總結,而後又有實驗結果表面不滿足熱力學第三定律。因此熱力學第三定律的處境顯得比較尷尬,最後如何將其定位還有待於商討。

參考文獻

[1] L. Pauling, The Structure and Entropy of Ice and of Other Crystals with Some Randomness of Atomic Arrangement, Journal of the American Chemical Society, Vol.57, p.

2680 (1935).

[2] P.W. Anderson, Phys. Rev., Vol.102, p. 1008 (1956).

[3] M. J. Harris, S.

T. Bramwell, D. F.

McMorrow, T. Zeiske and K. W.

Godfrey, Phys. Rev. Lett.

, Vol.79, p. 2554 (1997).

[4] B. C. den Hertog and M.

J. P. Gingras, Phys.

Rev. Lett., Vol.

84, p. 3430 (2000).

[5] S. V. Isakov, R.

Moessner and S. L. Sondhi, Phys.

Rev. Lett., Vol.

95, p. 217201 (2005).

[6] 參看汪志誠《熱力學·統計物理》(第三版) 第三章第一節。

[7] D. Mukamel, S. Ruffo, and N.

Schreiber, Phys. Rev. Lett.

Vol.95, 240604 (2005).

[8] A. Ramírez-Hernández, H. Larralde, and F.

Leyvraz, Phys. Rev. Lett.

Vol.100, 120601 (2008).

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