DREPTUL DE CONSERVARE A ENERGIEI
Este bine cunoscut că energia cinetică poate fi transformată într-una potențială. Cel mai simplu exemplu este o piatră aruncată în sus. În punctul superior, când piatra se oprește momentan, toată energia cinetică intră în cea potențială.
Dar aici este un exemplu mai interesant. Este foarte ușor să faci o jucărie, care la prima vedere încalcă legea conservării energiei. În afara, e doar o cană rotundă de cacao. Puneți-l pe podea și împingeți-l.
Ea trece o anumită distanță și se oprește. Dar imediat după oprire, spre surpriza audienței, începe să se întoarcă. Ce se întâmplă aici?
Iată cum este aranjată această jucărie (vezi figura). Pe axa canalului trece un turnichet de benzi de cauciuc, cum ar fi cele utilizate pentru modelele de motoare de modele de aeronave. Capetele cârligului sunt atașate la partea inferioară și la capacul cutiei. Spre mijlocul pachetului, un platou de plumb este legat de un șir. Atunci când banca se rostogolește, greutățile se blochează vertical și cauciucul se răsucește atunci când se închide cutia. Energia cinetică a borcanului intră în energia potențială de răsucire a cauciucului, iar banca se oprește. După ce a oprit, cauciucul se desprinde și pune în mișcare borcanul. Energia din potențialul din nou sa transformat în cinetică.
Pentru a verifica legea conservării energiei, este necesar să se asigure că, cu mișcarea inversă, băncile energiei cinetice s-au dovedit a fi la fel ca la început. Desigur, acest lucru duce întotdeauna la o lipsă: o parte din energie este transferată la căldură din cauza fricțiunii.
Cum de a stabili că energia care a trecut în căldură este exact egală cu lipsa energiei cinetice? Cum de a compara energia termică și mecanică? La urma urmei, întoarcerea energiei termice înapoi la energia cinetică nu este la fel de simplă ca în cazul energiei potențiale.
Pentru a stabili legea de conservare a energiei este necesară pentru a dovedi că pentru orice metodă de conversie a unei anumite cantități de energie mecanică, în aceeași cantitate de căldură și de căldură, din contră, atunci când lucrarea se face prin răcire, căldura este transferată în aceeași cantitate de energie mecanică.
De atunci, legea de conservare a energiei a fost doar verificarea numai pentru tranziția de energie mecanică în căldură, dar, de asemenea, pentru a intra în energie chimică și electromagnetice, precum și pentru transformarea energiei electrice sau chimice în căldură.
Indiferent de fenomenele studiate, de fiecare dată aparenta non-conservare a energiei înseamnă de fapt tranziția energiei de la o formă la alta.
Și totuși în anii '30. XX secol. fizicii au pus la îndoială corectitudinea legii conservării energiei. A fost studiat fenomenul decăderii radioactive (a se vedea Radioactivitatea). Am constatat ca energia electronilor emiși în dezintegrarea este întotdeauna mai mică decât nucleele de diferență de energie (a se vedea. Nucleul unui atom) înainte și după dizolvare.
Legea conservării energiei a fost "salvată" în felul următor. Au sugerat că, în plus față de electroni emis în timpul neutrino dezintegrare radioactivă - particule neutre care cu greu reacționează cu substanța și, prin urmare, fără să se oprească, emisă de planta, care transporta cu ea un exces de energie. S-a măsurat chiar și cantitatea de mișcare a nucleului, care apare după neutrini emise ca rezultat al reculului. Cu toate acestea, pentru dovada finală a existenței unui neutrino, a fost necesar să se vadă acțiunea directă a neutrinului asupra materiei. Un astfel de experiment a fost realizat în 1953 de fizicienii americani F. Raines și K. Cowen. Fluxul de neutrini, care s-au format ca urmare a dezintegrării radioactive a nucleelor într-un reactor nuclear, a căzut în apă. Neutrinii au interacționat cu nucleele de hidrogen (protoni) și s-au obținut neutroni și positroni. Această reacție poate fi stabilită prin cuante observarea (a se vedea. Radiația gamma), care apar în anihilarea pozitroni produse cu materialul înconjurător când electronii și captarea nuclear de neutroni.
Care este motivul pentru o astfel de proprietate generală a naturii? De ce este legea conservării energiei realizată cu o precizie atât de mare în toate cazurile cunoscute? Este posibil să găsim un fenomen în care energia nu va persista? Acestea sunt întrebări atât de importante încât este necesar să se înțeleagă dacă legea conservării energiei nu este legată de alte proprietăți comune ale naturii. Se pare că legea conservării energiei este o consecință strictă a uniformității cursului timpului.
Care este cursul timpului și ce înseamnă uniformitatea lui? Cursul de timp este determinat de viteza relativă a cursului diferitelor procese din natură. Timpul trecerii de către o navă spațială de la Pământ la Lună poate fi comparat cu timpul de trecere a aceleiași distanțe de lumină. Mișcarea ceasului poate fi determinată de numărul de perioade de oscilație a luminii emise de atom în timpul deplasării săgeții cu o singură diviziune.
Orice măsurătoare a intervalului de timp înseamnă compararea ritmurilor diferitelor procese.
Uniformitatea cursului de timp înseamnă că întotdeauna - azi, mâine și într-un an - viteza relativă a cursului tuturor proceselor din natură este aceeași.
În cazul în care orice instalație de mașină sau de laborator în acest an nu funcționează, ca și în trecut, am reușit întotdeauna să-l explicăm la uzura, sau schimbările climatice, dar nu și o schimbare în decursul timpului.
Uniformitatea cursului de timp este stabilită cu precizie colosală prin exemplul de radiație a atomilor. Atomii de pe o stea emit lumina cu aceeași lungime de undă ca atomii de astăzi, chiar dacă această lumină a fost emisă cu un miliard de ani în urmă.
Toate legile naturii care ne sunt cunoscute, inclusiv cele biologice, confirmă uniformitatea cursului timpului.
Nu vom da o dovadă riguroasă că legea conservării energiei rezultă din uniformitatea cursului timpului. Vom explica doar cum neuniformitatea cursului timpului duce la o non-conservare a energiei. Să presupunem că această inegalitate sa manifestat prin faptul că, într-o anumită perioadă de timp, constantitatea gravitației universale este periodic schimbată. Apoi ar fi posibilă extragerea energiei. Pentru a face acest lucru, este necesar să ridicați sarcinile în sus într-o perioadă de gravitație slabă și să le aruncați în timpul unei perioade de gravitație mai puternică. Câștigul de energie cinetică ar fi obținut. Este evident că neuniformitatea cursului timpului, adică schimbarea ritmului relativ al diferitelor procese, conduce la o încălcare a legii conservării energiei.
Acum nu este surprinzător faptul că legea conservării energiei este îndeplinită în toate fenomenele naturii. La urma urmei, rezultă dintr-o astfel de proprietate generală a lumii noastre ca uniformitatea cursului timpului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: