Если полная энергия сохраняется только что преобразованной и никогда не создается вновь, существует ли постоянная сумма всех энергий? Почему это, наверное, не так просто?
Нет . Во Вселенной преобладает темная энергия, что согласуется с космологической постоянной . Другими словами, по мере расширения Вселенной плотность энергии остается примерно неизменной. Таким образом, (плотность энергии)*объем экспоненциально растет в последнее время.
Хотя полная энергия точно не определена (поскольку объем Вселенной может быть бесконечным), относительная скорость роста определенно отлична от нуля.
Вы можете задаться вопросом, как общая энергия может расти, не нарушая закон сохранения энергии. Ответ заключается в том, что в общей теории относительности нам просто нужно , поэтому космологическая постоянная совершенно непротиворечива, поскольку
Для хорошего объяснения Шона Кэрролла см. http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2010/02/22/energy-is-not-conserved/
Сохранение энергии вытекает из теоремы Нётер, примененной ко времени (т. е. неизменность во времени приводит к сохранению энергии, аналогично тому, как пространственная инвариантность приводит к сохранению импульса). Поскольку Вселенная расширяется (и при этом ускоряется), состояние Вселенной сегодня отличается от того, что было вчера и будет завтра, следовательно, закон сохранения энергии не может быть установлен для всей Вселенной.
Однако локально тензор энергии-импульса ,
Уолд утверждает (ссылка на Amazon, выделено им) в главе 4.
Вопрос энергии в общей теории относительности довольно деликатный. В ОТО не существует известного осмысленного понятия локальной плотности энергии гравитационного поля. Основная причина этого тесно связана с тем фактом, что метрика пространства-времени, , описывает как фоновую пространственно-временную структуру, так и динамические аспекты гравитационного поля, но не известно ни одного естественного способа разложить его на «фоновую» и «динамическую» части. Поскольку можно было бы ожидать приписать энергию динамическому аспекту гравитации, а не фоновой структуре пространства-времени, маловероятно, что понятие локальной плотности энергии можно было бы получить без соответствующего разложения метрики пространства-времени. Однако для изолированной системы полную энергию можно определить, исследуя гравитационное поле на больших расстояниях от системы. Кроме того, для изолированной системы хорошо определен и поток энергии, уносимый из системы гравитационным излучением.
Позже, в главе 11,
... наиболее вероятным кандидатом на плотность энергии гравитационного поля в общей теории относительности было бы выражение, квадратичное по первым производным метрики. Однако, поскольку ни один тензор, кроме сама может быть построена локально только из компонентов координатного базиса и их первых производных, осмысленное выражение, квадратичное по первым производным метрики, может быть получено только при наличии дополнительной структуры пространства-времени, такой как предпочтительная система координат или разложение пространственно-временной метрики на «фоновую часть» и «динамическую часть». часть" (чтобы, скажем, можно было брать производные от "динамической части" метрики по производному оператору, связанному с фоновой частью). Такая дополнительная структура полностью противоречила бы духу общей теории относительности, которая рассматривает метрику пространства-времени как полностью описывающую все аспекты структуры пространства-времени и гравитационного поля.
Ваш вопрос помечен как общая теория относительности и космология, и, как отмечается в учебниках (например, Пиблз [1]), « в общей теории относительности нет общего глобального закона сохранения энергии » .
Поэтому: « Вывод, хотим мы этого или нет, очевиден: энергия во Вселенной не сохраняется » [2].
[1] Peebles PJE, 1993, Принципы физической космологии (Princeton Univ. Press).
[2] Харрисон Э., 1981, Космология (издательство Кембриджского университета).
Единственное, что мешает нам определить полную сохраняющуюся энергию для всей вселенной, это то, что если вселенная бесконечна, то полная энергия может быть бесконечной или неопределенной.
Утверждения о том, что энергия не сохраняется в общей теории относительности, неверны, независимо от того, кто их говорит. Вы можете определить энергию для любого конечного объема пространства, и вы можете определить поток энергии через границу, окружающую объем. Скорость уменьшения энергии в объеме равна потоку энергии через границу. Это самый общий способ выразить экономию энергии в глобальном масштабе.
Все утверждения об обратном могут быть опровергнуты, и, чтобы избежать дискуссий по кругу, я сделал это подробно в своей статье на http://vixra.org/abs/1305.0034.
То, что нам нравится называть энергией, т. е. общее содержание материи/энергии пространства-времени, может не сохраняться. Однако есть много причин подозревать, что в основе своей Вселенная представляет собой некую большую квантовую систему и что пространство-время, частицы и поля возникают из этой лежащей в основе идеи. В этом случае мы ожидаем наличия гамильтониана и некоторое правило эволюции времени , а унитарность требует сохранения энергии. В статьях Пейджа и Вуттерса есть интересные вещи по этому поводу.
пользователь11547
пользователь4552
Даниэль Санк