Mitos de la física moderna. Leyes de conservación

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Esta vez vamos a lo sagrado: las leyes de conservación, incluida la ley de conservación de la energía. Es cierto, no te prometo una máquina de movimiento perpetuo.

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La ley de conservación de la energía tiene un aura de santidad tal que casi cualquier persona se tensa cuando escucha que no todo es bueno para él. Mientras tanto, la energía se almacena en la mecánica, en la mecánica cuántica e incluso en SRT: la teoría especial de la relatividad. Pero ... no en GR: la teoría general de la relatividad. Sin embargo, decir que la energía no se conserva también es imposible. Lo resolveremos primero

¬ŅQu√© se guarda?


Así que metemos dos bolas en una bolsa, azul y roja. Después de un tiempo los consiguieron. Sí, había dos bolas, y había dos bolas, ¡las bolas se almacenan en la bolsa! Así es como se ve la imagen espacio-temporal de este experimento:



Sin embargo, con el n√ļmero de bolas, todo es simple: todos los observadores, sin importar c√≥mo se muevan, est√°n de acuerdo en que hay dos bolas. ¬ŅPero qu√© hay de la energ√≠a? Por ejemplo, estoy parado cerca de una casa que pesa 1,000 toneladas. Su energ√≠a cin√©tica en mi marco de referencia es cero. Ahora ir√© de casa a una velocidad de 1 metro por segundo. En mi marco de referencia, ¬°la casa ha ganado una energ√≠a tremenda! ¬ŅC√≥mo podr√≠a yo, una persona d√©bil, darle a una casa tanta energ√≠a en un solo paso?

Si observabas cuidadosamente tus manos, entonces, por supuesto, te diste cuenta de que hice un truco sucio. Al principio consideró la energía en un marco de referencia, y luego saltó descaradamente a otro. No puedes hacer esto. Para la energía, el estado anterior y el estado posterior deben estar vinculados al mismo marco de referencia.

Para nuestra imagen con bolas, esto significa que la parte inferior y la tapa del cilindro (en el caso general de cualquier figura) deben estar paralelas entre s√≠. Pero con esto en un espacio curvo es malo: como recordar√°n, ¬°en un espacio curvo puede haber muchos paralelos o ninguno! ¬°Peor a√ļn, el espacio puede ser tan torcido que no se ajusta a esa figura en absoluto!



O el tiempo se repite , y los conceptos de antes y después no están completamente definidos. Por lo tanto, en GR no es que la energía no esté conservada, sino que el concepto mismo de "conservado" está mal definido.

Ejemplo canónico de no conservación de la energía.


Todos sabemos que el universo se est√° expandiendo. Cuando su tama√Īo lineal aumenta en 10 veces, su volumen aumenta en 1000 veces, y la densidad de la materia ordinaria (despu√©s de todo, los √°tomos son bolas, y todos los observadores est√°n de acuerdo en cu√°ntos de ellos) tambi√©n cae 1000 veces

Pero la densidad de radiación, en particular la radiación relicta, cae 10,000 veces, además del hecho de que los fotones se dispersaron en un volumen mayor, cada uno de ellos también se puso rojo. Es decir, la densidad de una sustancia disminuye como un tercer grado y la radiación, como un cuarto.



Esto tiene una consecuencia interesante: si nos movemos hacia el pasado, entonces la densidad de radiación aumentará más rápido que la densidad de la materia, y podremos alcanzar un período en el que la densidad y la presión de la materia ordinaria puedan descuidarse por completo. La gravedad se creó principalmente por la presión del gas fotón.

Cabe se√Īalar que el punto de vista cosmol√≥gico: " todo el universo en tal y tal momento ", a pesar de su intuitiva comprensi√≥n y utilidad, forma una superficie curva en el espacio-tiempo para cada vez despu√©s del Big Bang, es decir, no es un marco de referencia v√°lido.

¬ŅPuedo levantarme por el pelo?


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Spoiler: SI . El impulso, lo adivinaste, tampoco se conserva. Puedes buscarlo en Google seg√ļn Nataci√≥n en el espacio . Aqu√≠ hay un video de c√≥mo se ve. Por supuesto, esto casi no tiene valor pr√°ctico, pero sigue siendo interesante .

Source: https://habr.com/ru/post/443308/


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