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能量是不生不灭的吗?是不是永恒的?

发布时间:2022-08-13 07:24:02

能量是关于运动的度量,而运动需要有运动的主体。运动主体的质量是有限的,质量为零或无穷大的运动都是不可想向的。自然界是由离散的量子(空间)和由量子形成的封闭体系(物质)构成的。所以,能量有两种形式。其一是量子的运动,其二是封闭体系的运动。只有前者是通常意义上的能量,与质量相对应。而后者只是物质的动能,两种能量的层次是不同的。于是,能量的守恒实际上是量子动能的守恒。然而,如果量子形成了封闭体系,能量就被屏蔽起来,成为质量。在这个意义上讲,能量又不是守恒的,为质能守恒定律所取代。

根据爱因斯坦的理论,能量和物质是可以相互转化的。能量也是物质的一种特殊表现形式。目前对物质本源的研究还很初步,一般认为宇宙初始为0,爆炸之后,生成正物质和反物质,当然能量也会有正反。两个宇宙规则独立,能量只要一直处在当前宇宙规则下,是不灭的。只会从一种形态转化为另一种形态。当正反能量或物质相互作用,可能会发生湮灭,这部分能量会回归物质本源,物质本源到底是个什么东西,目前都是猜测。

最初,时空是一无所有的,是平直的--根据爱因斯坦对引力的解释,那时没有物质使时空弯曲。海生伯的不确定性原理允许在短期间内可以免费借能量来创造宇宙。根据爱因斯坦的物质-能量关系,这能量产生物质,(以黑洞形式),物质以引起时空的弯曲--也就是我们所谓的引力。从“无”,我们得到相当多的“有”;尽管如此,产生宇宙所需的总能量等于零,因为宇宙中所有引力的能量是负的,它和产生的质量的(正能量)恰好抵消。
在我们能观察到的宇宙里大体有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿(1后面跟80个0)
个粒子。它们从何而来?答案是,在量子理论中,粒子可以从粒子/反粒子对的形式由能量中创生出来。但这只不过引起了能量从何而来的问题。答案是,宇宙的总能量刚好是零。宇宙的物质是由正能量构成的;然而,所有物质都由引力互相吸引。两块互相靠近的物质比两块分得很开的物质具有更少的能量,因为你必须消耗能量去克服把它们拉在一起的引力而将其分开。这样,在一定意义上,引力场具有负能量。在空间上大体一致的宇宙的情形中,人们可以证明,这个负的引力能刚好抵消了物质所代表的正能量,所以宇宙的总能量为零。零的两倍仍为零。这样宇宙可以同时将其正的物质能和负的引力能加倍,而不破坏其能量的守恒。在宇宙的正常膨胀时,这并没有发生。这时当宇宙变大时,物质能量密度下降。然而,这种情形确实发生于暴涨时期。因为宇宙膨胀时,过冷态的能量密度保持不变:当宇宙体积加倍时,正物质能和负引力能都加倍,总能量保持为零。在暴涨相,宇宙的尺度增大了一个非常大的倍数。这样,可用以制造粒子的总能量变得非常大。正如固斯所说的:“都说没有免费午餐这件事,但是宇宙是最彻底的免费午餐。”

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