Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

СТУДЕНТАМ на ЗАМЕТКУ

Разъяснение основных терминов

Формы и виды энергии

Условия успешной систематизации

Классификация физических систем

Основная идея системы

Таблицы физических величин

В чем новизна сайта?

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Систематизация величин         силовых полей

     Систематизация величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Обобщение явлений         переноса

     Критерии подобия всюду

     Альтернативные взгляды         на проблемы метрологии


Системный подход в экономике

История проблемы
систематизации величин


Учить физику по-новому!

Учебно-наглядные пособия


Каталог ссылок

Обновления на сайте

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Взаимосвязь энергии и материи

АННОТАЦИЯ. Раскрывается содержание физической величины под названием “энергия” и взаимосвязь этой величины с философской категорией “материя”. Показано, что различные прилагательные, дополняющие термин “энергия“, приводят к ограниченному пониманию этого термина. Дается представление об уровневой структуре строения материи, которое помогает понять сущность трансформации энергии при переходе с одного уровня на другой.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я).

Рассматриваемая на данном сайте система физических величин называется энергодинамической. Логично разъяснить, почему первым словом в названии этой системы является энергия.

Что общего между понятиями “энергия“ и “материя“?

В 1961 году выдающийся ученый и преподаватель физики Ричард Фейнман в своих знаменитых лекциях (том 1) так сказал об энергии: “Существует факт, или, если угодно, закон, управляющей всеми явлениями природы, всем, что было известно до сих пор. Исключений из этого закона не существует; насколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение энергии. Он утверждает, что существует определённая величина, называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весьма отвлеченно. Это по существу математический принцип, утверждающий, что существует некоторая численная величина, которая не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не описание механизма явления или чего-то конкретного, просто-напросто отмечается то странное обстоятельство, что можно подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать это число — и оно останется прежним”. (Подчеркивания наши. И.К.)

Материя в Википедии это “философская категория для обозначения физической субстанции вообще, в противоположность сознанию (духу)”. Но и в этом определении, по нашему мнению, 4 последние слова лишние, так как сознание (дух) человека – тоже физическая субстанция.

В чем же различие между понятием "энергия" и понятием "материя"? По нашему мнению, оно состоит в том, что материя – это философская категория, которая не имеет числового значения, размерности и единицы, а энергия – это физическая величина, имеющая все эти атрибуты. Энергия – это количественная характеристика материи, скалярная величина. А в статье показано, что энергия может быть и векторной величиной, в этом случае она характеризует материю также и качественно.

В физике распространен термин “материальные носители энергии”, сокращенно “энергоносители”. В плане сказанного дополнительное слово “материальные” излишне, оно как бы намекает на то, что могут существовать и нематериальные носители энергии. Таких быть не может, об этом рассуждают либо неграмотные в физике журналисты, либо разного рода колдуны, целители или откровенные шарлатаны. Если нет материи, то отсутствует и ее характеристика, называемая энергией.

Что понимается под формами и видами энергии

В физике рассматривается много разных форм и видов энергии (кинетическая и потенциальная, внешняя и внутренняя, свободная и связанная, энергия Гельмгольца и энергия Гиббса, эксэргия и анергия). Разобраться в этом может помочь классификация этих терминов. Другая статья посвящена разъяснению различия между формами и видами энергии.

Наличие большого количества терминов, связанных со словом “энергия“, приводит иногда к ложному впечатлению о том, что имеется много разных энергий. На самом деле вопрос “какая энергия?“ не корректен, корректен вопрос “энергия чего?“. Потому что энергия привязана к энергоносителю и переносится им, это энергоносители бывают разные и различны формы их движения. И это различие неправомерно переносится на понятие "энергия".

В физике часто применяется неверное понятие "поток энергии", тогда как на самом деле это поток энергоносителей, то есть материальных объектов, переносящих переносящих энергию. Энергия - это характеристика (свойство) энергоносителей, это физическая величина, а свойство (величина) течь не может.

Некорректно также применение термина “плотность энергии“ без указания того, какое физическое явление характеризует энергия или какой энергоноситель переносит энергию. Например, следует говорить о плотности энергии поля, плотности энергии зарядов, плотности энергии волн, не сокращая последнее слово термина.

Энергия не меняет свое физическое содержание ни при каких обстоятельствах. Энергия лишь привязана к различным видам движения материи, рассматриваемых на разных уровнях структурного состояния материи, где это состояние описывается различными уравнениями. Исходная форма записи этих уравнений содержит разные члены уравнения, каждый из которых характеризуется своим видом энергии, каждой форме движения материи приписывается своя форма энергии. Некоторые члены уравнений, применяемых на более высоких иерархических уровнях структуры материи, оказываются пренебрежимо малыми на более низких иерархических уровнях. Поэтому встречающийся иногда вывод о множественности энергий может быть сделан лишь вследствие недостаточного внимания современной физики к уровневому строению материи.

В качестве одного из примеров уровневого строения материи приведем интересную модель структуры материи, разработанную В.Пакулиным (2012).

Модель трансформации энергии на разных уровнях структуры материи

Согласно модели В.Пакулина (2012), представленной на рисунке, энергия, как физическая величина, не обязательно должна характеризовать только движение материи. С движением материи согласно этой модели связан непосредственно лишь такой вид энергии, как кинетическая энергия. А в так называемых Белых дырах, являющихся наиболее высоким структурным уровнем, материя характеризуется только потенциальной энергией. Этот уровень соответствует названию “праматерия”. Это уровневое состояние имееет только одно измерение: пространственное.

При увеличении плотности энергоносителей в Белой дыре до определенного максимума (являющимся, видимо, физической константой) происходит взрыв, в результате которого потенциальная энергия Белой дыры за чрезвычайно короткий промежуток времени преобразуется в кинетическую энергию сначала прямолинейного, а затем, вследствие спонтанных флуктуаций, вращательного вихревого движения. Поскольку при возникновении вихрей всегда образуются пары с разным направлением вращения, то и энергоносители всегда образуются парно. Естественно, что к пространственному измерению добавляется измерение временнОе.

На первом после взрыва Белой дыры уровне, называемом сейчас темной энергией, образуются энергоносители (бозоны Хиггса), предсказанные 40 лет тому назад и экспериментально обнаруженные совсем недавно.

На следующем уровне, называемом темной материей, образуются другие энергоносители (гравитино). Следующий после темной материи структурный уровень назван автором гипотезы "Электромагнитне поле", энергоносителями в котором являются гравитоны. Энергоносители любого последующего уровня состоят из энергоносителей предыдущего уровня. Можно дискутировать по поводу того, насколько удачны приведенные выше термины для названий энергоносителей, но других пока в физике нет.

Главное состоит в том, что на каждом уровне энергоносители являются продуктами вращательного вихревого движения, в основе которых лежит тороидальный вихрь с двумя видами вращения: кольцевого вокруг центральной оси симметрии и торообразного вокруг свернутой в окружность оси симметрии соленоида. Угловая скорость торообразного вращения является фундаментальной константой для данного структурного уровня, а угловая скорость кольцевого вращения переменна и определяет значение энергии вращающегося энергоносителя.

Другой важнейшей особенностью уровневого подхода к структуре материи является то, что каждому структурному уровню соответствует своя среда, имеющая свои особенности и свои характеристики. При этом все среды последующего иерархического уровня существуют внутри сред предыдущих структурных уровней, не влияя непосредственно друг на друга вследствие очень большого различия в значениях энергии энергоносителей. Уровни вложены друг в друга.

Среда уровня ”Электромагнитное поле” в предыдущие века называлась эфиром, в ХХ веке наличие эфира стали отрицать, считая, что движение энергоносителей происходит в пустоте. Поэтому среду этого уровня назвали вакуумом, добавив прилагательное ”физический”. В нашем веке всё большее число физиков возвращается к пониманию того, что электромагнитное поле имеет свою среду, как и все остальные уровни. Некоторые физики, чтобы избежать конфликта с апологетами физического вакуума, ввели термин ”полевая среда”.

И, наконец, структурный уровень, в котором мы существуем, назван автором гипотезы "Вещество". Энергоносителями этого уровня являются нейтрино. Они объединяются в различные по конструкции объекты (электроны, позитроны, мезоны, атомы, молекулы). Укрупняясь, эти объекты создают тела, в том числе, космические. А те, в свою очередь, создают звездные системы, галактики, метагалактики, Вселенные.

При каждом переходе с уровня на уровень часть кинетической энергии энергоносителей предыдущего уровня концентрируется (связывается) в потенциальную энергию энергоносителей следующего уровня. Суммарная кинетическая энергия каждого следующего уровня уменьшается, что и отражается в охлаждении Вселенной при ее расширении, так как температура – это косвенный показатель кинетической энергии.

Некоторые предположения, связанные с рассмотренной моделью

Можно предположить, что внутри Белой дыры в канун ее взрыва сосредоточена вся материя той Вселенной, которая будет образована после взрыва Белой дыры. И материя Вселенной в этос состоянии характеризуется потенциальной энергией. После взрыва Белой дыры по мере расширения Вселенной потенциальная энергия постепенно переходит в кинетическую энергию движения энергоносителей, на каждом уровне своих. В то же время на каждом уровне часть кинетической энергии переходит в потенциальную энергию, сконцентрированную внутри торообразных энергоносителей в виде кинетической энергии их вращательного движения.

Если это предположение верно, то закон сохранения энергии заключается в том, что энергия Вселенной – величина постоянная (мировая фундаментальная константа). Можно даже выразить мнение, что закон сохранения энергии является частным случаем закона сохранения материи.

Литература

1. Ленин В. И., Полное собрание сочинений, 5 изд., т. 18, с. 131
2. Пакулин В.Н., 2012, Структура материи. Вихревая модель микромира. – СПб, НТФ "Истра", 120 с., а также Пакулин В.Н., Структура материи. – http://www.valpak.narod.ru
3. Фейнман Р., Лейтон Р.,Сэндс М., 1965 - 1977, Фейнмановские лекции по физике, в 9 томах. М:, “Мир”.


© И. Коган Дата первой публикации 01.06.2013
Дата последнего обновления 30.07.2013

Оглавление раздела Предыдущая Следующая