Рассмотрим пружины и движущиеся массы - и то и другое можно использовать для накопления энергии, пружина за счет натяжения. и масса через кинетическую энергию . Но повседневный опыт говорит нам, что, хотя пружины могут удерживать эту энергию бесконечно долго, движущийся объект всегда замедляется и в конце концов останавливается.
Очень похожее явление можно наблюдать в электрических цепях — конденсаторы ведут себя как пружины и могут удерживать заряд и энергию в течение длительного времени, в то время как катушки индуктивности удерживают энергию в виде магнитного поля, создаваемого движущимся зарядом, который снова довольно быстро затухает .
Я понимаю, что в идеале оба метода без потерь, и только из-за «несовершенств» теряется энергия — трения в случае движущихся масс и электрического сопротивления в случае магнитного поля индукторов. Но есть ли какая-то фундаментальная или «философская» причина, объясняющая, почему мы можем ожидать, что это так? Почему нет механизма, похожего на трение/сопротивление, вызывающего быструю потерю энергии в сжатой пружине или заряженном конденсаторе? Есть ли какая-то основная причина, объясняющая редкость как поверхностей без трения, так и сверхпроводников? Или это просто совпадение?
Вот возможный способ думать об этом.
Для передачи информации необходимо затратить некоторую энергию.
Любое обнаруживаемое изменение в окружающей среде должно нести некоторую информацию и, следовательно, связано с передачей некоторой энергии.
Если масса движется в воздухе, ее движение можно обнаружить, анализируя изменения давления воздуха. Массе приходится тратить часть своей энергии, чтобы толкать молекулы воздуха.
Если ток течет по обычному проводу (не сверхпроводнику), его можно обнаружить по воздушной конвекции и излучению из-за нагревающего действия тока. Движущиеся электроны должны затратить некоторую энергию при столкновении с атомами проволоки.
Мы можем обнаружить движущийся объект в вакууме, просто взглянув на него, но в этом случае энергия регистрируемого нами отраженного света исходит откуда-то еще, т. е. объекту не нужно тратить энергию, чтобы быть обнаруженным и , следовательно, может двигаться бесконечно.
Очевидно, что идеально заряженный конденсатор или сжатая пружина не вызывают никаких изменений в окружающей среде, поэтому не нужно тратить энергию.
Таким образом, резюмируя (без обобщения), если объект вызывает какие-то заметные изменения в окружающей среде, необходимо затратить некоторую энергию. Эта энергия может исходить либо от внешнего источника, либо от самого объекта, и в этом случае объект будет терять свою энергию.
Другое возможное объяснение состоит в том, что потенциальная энергия не теряется , если не выполняется «действие», а кинетическая энергия теряется, если «действие» не продолжается .
В случае пружины и конденсатора запасается потенциальная энергия , а в случае массы и индуктора движение генерирует кинетическую энергию .
Поскольку есть ряд вещей, которые могут мешать «движению», кинетическая энергия подвержена потерям .
JMac
ВФ