¿Qué Es La Energía? De donde provienen?

Question

La simplista explicación de pregrado a un lado. Nunca he entendido realmente lo que la energía que realmente es. Me han dicho que es algo que cuando se convierte a partir de una clase de algo a otro tipo hace un poco de "trabajo", como se define por nosotros, pero ¿qué es ese algo?

Por otra parte, si la cantidad total de energía en el universo es finito y no podemos crear energía. Entonces, ¿de dónde vienen? He aprendido de la termodinámica donde va, pero ¿de dónde provienen?

Sé que esto suena como algo extremadamente simple, pero hay tantas cosas que pasan por aquí, y yo simplemente no puede comprender lo que es. Por supuesto, me falta el entendimiento de las matemáticas para comprender las cosas sutiles que el universo está haciendo, pero lo que está haciendo y cómo puedo llegar al punto de entender lo que está haciendo?

(Nota: Lo que me impulsó a hacer esta fue esta respuesta. Me temo que sólo me desconcertó aún más y me quedé allí mirando fijamente a la pantalla por un buen de 10 minutos).

Answer 1

La energía es cualquier cantidad, un número con las unidades apropiadas (en el sistema internacional, los Julios) - que se conserva como el resultado del hecho de que las leyes de la física no dependen del tiempo cuando se producen los fenómenos, es decir, como consecuencia de la época-simetría traslacional. Esta definición, vinculado a Emmy Noether del teorema fundamental, es el más universal entre las precisas definiciones del concepto de energía.

¿Qué es el "algo"? Se puede decir que es un número con unidades, un dimensionful cantidad. Yo no te puedo decir que la energía es un papa u otro objeto material, porque no es (aunque, cuando se almacena en la gasolina o cualquiera de los "fijos" de material, la cantidad de energía que es proporcional a la cantidad de material). Sin embargo, al definir algo como un número, es en realidad una forma mucho más precisa y rigurosa definición que cualquier definición que incluyen patatas. Los números son mucho más definido y riguroso de patatas, que es por qué todos los de la física se basa en las matemáticas y no en la cocción de las patatas.

Hace siglos, antes de que la gente aprecia el papel fundamental de las matemáticas en la física, creían, por ejemplo, que el calor una forma de energía - fue un material llamado flogisto. Pero es un largo, largo tiempo atrás, cuando se hicieron experimentos para demostrar que la foto no era válido. Einstein $E=mc^2$ parcialmente revivió la idea es que la energía equivalente a la masa - pero incluso la misa en esta fórmula tiene que ser visto como un número en lugar de algo que está hecho de piezas que pueden ser "tocados".

La energía tiene muchas formas - términos que contribuyen al total de energía que son más "concretas" que el concepto de energía en sí misma. Pero la fuerza del concepto de energía es que es universal y no de hormigón: se puede convertir la energía de una forma a otra. Esta multiplicidad de formas de no hacer que el concepto de energía definida en ningún sentido.

A causa de la energía de la relación con el tiempo encima, la definición abstracta de la energía que el de Hamilton - es un concepto que sabe todo acerca de la evolución de un sistema físico en el tiempo (cualquier sistema físico). Este hecho es particularmente evidente en el caso de la mecánica cuántica, donde el Hamiltoniano entra en el de Schrödinger o Heisenberg ecuaciones de movimiento, siendo igual a un tiempo-derivado de que el estado (o los operadores).

La energía total se conserva, pero es útil porque a pesar de la conservación de la cantidad total, la energía puede tener muchas formas, dependiendo del contexto. La energía es útil y nos permite decir algo sobre el estado final de la inicial del estado, aún sin resolver el problema exacto de cómo el sistema se parece en cualquier momento entre.

El trabajo es sólo un proceso en el que la energía se transforma de una forma (por ejemplo, la energía almacenada en los azúcares y las grasas en los músculos) a otra forma (muebles de la energía potencial cuando es traído a la 8ª planta en la escalera). Que cuando los "trabajo" se entiende como un concepto cualitativo. Cuando se trata de un concepto cuantitativo, es la cantidad de energía que se transforma de una forma a otra; en la práctica, normalmente nos referimos a que fue transformado de los músculos o de la red eléctrica o batería o a otro "almacenamiento" a una forma de energía que es "útil" - pero por supuesto, estas etiquetas de ser "útil" no son una parte de la física, son una parte de la ingeniería o de las aplicaciones (nuestras valoraciones subjetivas).

Answer 2

No creo que la respuesta es trivialmente simple. Voy a tratar de dar una explicación. En muchos problemas de la física, lo que es los estados inicial y final del sistema. Usted no sabe (o tal vez nadie lo hace) lo que sucede entre estos dos estados. Ahora hay cantidades que se pueden medir antes y después de que el sistema ha sufrido este cambio de estado. La pregunta es se puede predecir algunas de estas cantidades por el conocimiento de los demás. Recuerde que no sabemos el mecanismo por el cual el sistema se mueve a partir de estos dos estados. Pero si usted tiene algo que se conoce como la ley de la conservación, el problema se convierte en simple. (Diciendo que una cantidad se conserva, nos referimos a que no cambia a lo largo de algunos de proceso). Supongamos que usted tiene un poco de magia función de las cantidades, que da el mismo valor sin importar lo que el estado del sistema es, entonces usted está listo. El valor de la función a la que llamamos energía. Y, ya que su valor no cambia entre estos dos estados decimos que su conservado.

Este extracto es de Feynman Lectures:

Hay un hecho, o si lo desea, una ley, que rige todos los fenómenos naturales que son conocidos hasta la fecha. No se conoce ninguna excepción a esta ley es exacta hasta ahora como sabemos. La ley se llama la conservación de la energía. Afirma que no es un cierta cantidad, a la que llamamos energía, que no cambia en el colector de los cambios que la naturaleza sufre. Que es una idea abstracta, porque es un principio matemático; se dice que hay una numérico de la cantidad, que no cambio cuando ocurre algo. No es una descripción de un mecanismo, o en cualquier cosa concreta; es sólo un hecho extraño que podemos calcular un número, y cuando hemos acabado de ver la naturaleza ir a través de sus trucos y calcular el número de nuevo, es el mismo. (Algo así como el obispo en un cuadrado rojo, y después de un número de se mueve-detalles desconocidos-que todavía está en alguna plaza roja. Es una ley de esta naturaleza.)

Answer 3

Así la energía es sólo una parte de algo que es mucho más importante, y que se llama "Acción". Hay una calcomanía que dice "la Física es donde está la Acción". Uno de los más importantes cantidades en el universo es la constante de Planck, y tiene las unidades de actuación. (Joule seg.). El universo está diseñado en tal forma que no importa cómo las cosas se mueven o cambian su estructura, la acción cambia representa la eficiencia de ese cambio. O, para decirlo mejor, las probabilidades de que las cosas que suceden o existente se puede encontrar por la contabilidad para esta cantidad se llama "Acción". Desde el principio de la menor acción podemos derivar las leyes de conservación de cantidades reconocible como la energía, el impulso y del momento angular, es una consecuencia de las simetrías que participan en el principio de la acción. (Lubos dicho mejor).

Ahora sabemos que estas diversas clases de cantidades conservadas, la energía que uno se refiere a la aplicación de la fuerza (viejo Sir Isaac Newton pensó que uno) y así la cosa buena acerca de la energía es que puede ser almacenado dentro de las estructuras mediante la organización de una fuerza para ser almacenados. Y así tenemos los alimentos y el combustible. Y la química. Y la evolución.

Los químicos no suelen utilizar la energía directamente en los cálculos, sin embargo, también usan una especie de minimización principio que implica tanto la energía y otra cantidad llamada entropía, que es una medida de la cantidad de libertad de elección que nos permite que la energía de esta medida es llamado el de la "energía Libre" y esto es lo que permite calcular exactamente lo que las reacciones químicas se producen y en qué medida. Y así sigue. Esta libre la energía no se conserva, el universo se está acabando como un gran mecanismo de relojería de la primavera.

El big bang (si usted cree que) es simplemente un estado anterior cuando la densidad de energía es muy alta. Esto no necesariamente significa que el universo era un agujero negro de tamaño finito. La mecánica cuántica nos dice también que hay un estado de casi todo, incluyendo el espacio-tiempo, por lo que si hay es un vacío que hay una planta de energía del estado. Por lo general, no vale la pena tratar de crear una máquina de movimiento perpetuo de la aspiradora embargo, a pesar de la legendaria páginas de vídeos de Youtube.

Una cosa que no es la energía, es una especie de fluido cósmico. Es sólo un punto de vista sobre cómo el cambio puede ocurrir - Einstein la teoría de la relatividad nos enseña que cualquier tipo de fluido cósmico, incluyendo la iluminación espiritual de los fluidos son imposibles.

Causa efecto significa que hay algo asimétrica que ha sucedido. La asimetría está estrechamente asociado con la idea de la información, el problema de la transferencia de la información requiere de que hay una red de desplazamiento en el espacio y el tiempo. Las restricciones en la transferencia de información son las mismas que en la transferencia de energía, y nos encontramos con que el movimiento de la energía de repente se vuelve sobre el movimiento de los bits! De modo que el conocimiento, la energía y el tiempo y el espacio debe ser considerado en la misma imagen.

En primer lugar, la conexión entre la energía y el tiempo es muy profundo. No entendemos a tiempo completo, pero sabemos que nuestro sentido del tiempo real requiere de una significativa la sucesión de los diferentes estados, para llevar los relojes y el tiempo, literalmente, pierde su significado en este contexto. De pura energía, cada día es el día de la marmota - hay una intrínseca período asociado con estados de energía, pero no el sentido de la sucesión.

¿Cómo funciona "tiempo real" entrar en la foto? Sabemos que hay una oportunidad en el espacio-tiempo para "timelike" intervalos entre los eventos, en esta zona de una sucesión de eventos que pueden ser establecidos que pueden mantener una relación causa-efecto en todos los marcos de referencia. Pero eso no nos da el reloj en sí. Los sistemas también se enredan cuando la creación de un tiempo el pedido, pero todo esto es claro.

El resultado de todo esto es que así como hay un costo de la energía para hacer las cosas en el mundo, también hay un "costo" para los sistemas que existen en el mundo que conocemos - aspectos de ese mundo debe ser incognoscible. También es cierto lo contrario, si nos encontramos con un sistema que es inestable y puede ser estabilizado por la liberación de energía específica, entonces la especificidad de la energía significa que el momento en que el evento ocurra es incognoscible. Simplemente no podemos considerar un concepto como el de la energía en el aislamiento - sin la comprensión de la naturaleza de conceptos tales como el conocimiento y el tiempo. Su una oferta de paquete.

Finalmente, los sistemas abiertos, a través de la cual los flujos de energía son más capaces de mantener los relojes y establecer un orden de tiempo, así que la vida es un fenómeno asociado con estabilidad de los flujos de energía.

La explicación más simple que conozco en cuanto a por qué el tiempo corre en una sola dirección, es que los eventos en la dirección inversa son "observables". Sé que suena como una tautología, pero si mostrar por qué son observables, entonces usted tiene una mejor explicación. Asimismo, el positivo observable podría tener la energía en su contraparte negativa una razón por la que es inobservable, pero ahora no estoy realmente capacitado para comentar, tengo ya muy superado mis límites.

Answer 4

¿Qué es la energía?
La energía es la capacidad de un sistema para hacer el trabajo.

¿De dónde provienen?
Por lo general, viene de otra fuente de energía, como la energía se convierte de una forma a otra.

De donde en última instancia ?
Que mi amigo es una pregunta de la Metafísica.stackexchange.com, a la que desgraciadamente no existe como la de ahora. Usted podría querer subir a Area51 con una propuesta.