三 关于能量守恒定律
众所周知,相对论认为对于孤立系统,总能量守恒就是能量守恒,即,ΣE=常量,其实这是对能量守恒定律认识错误的结果,总能量守恒并不就是能量守恒,要说明清楚这个问题,就不得不从能量守恒定律说起。能量守恒定律指出:“自然界的一切物质都具有能量,能量既不能创造也不能消灭,而只能从一种形式转换成另一种形式,从一个物体传递到另一个物体,在能量转换和传递过程中能量的总量恒定不变”。
由此可知:1、能量守恒定律决不允许不同形式能量之间出现不等量转换,能量守恒定律的核心是能量只能从一种形式转换成另一种形式,从一个物体传递到另一个物体,能量增加量=能量减少量,且必需是所有形式能量都必需遵循这一原则(以后称之为等量转换原则),少一种形式能量都不行。2、能量总量不变只是一个结果,是所有形式能量遵循等量转换后的一个结果。值得注意的是:能量有多种形式,有动能、势能、势能、电能等等,且不同形式能量有不同的数学表达式。有可能还存在人们不知道的形式能量。
故此可得出:
一、ΣE=常量,只是保证总能量守恒或总能量增量守恒,并不保证体系内的所有形式能量之间能量转换必需遵守等量转换原则,在ΣE=常量中,不仅含有不同形式能量之间转换遵守等量转换原则的总能量守恒或总能量增量守恒,而且还含有不同形式能量之间转换不遵守等量转换原则的总能量守恒或总能量增量守恒。而根据能量守恒定律,能量的变化只能是不同形式的能量互相转化,在转化中每一种形式的能量转化为另一种形式的能量时,都要严格遵守等量转换原则,从而才能保证总能量守恒。
同理,单一(或二/三种)形式能量的守恒只能保证分析的这几种形式能量的转换遵守等量转换原则,并不能保证所有形式能量之间的转换遵守等量转换原则,也是不符合能量守恒定律的。
二、由能量守恒定律可得总能量守恒(总改变量守恒)以及形式能量之间等量转换,但由总能量守恒(总改变量守恒)以及几种形式能量之间等量转换是不能得到能量守恒定律的。能量守恒定律与总能量守恒(总改变量守恒)以及几种形式能量等量转换是不能等同对待的。
三、功和能的关系—各种不同形式的能可以通过做功来转化,能转化的多少通过功来量度,即功是能转化的量度。能量增量与各种形式能量之间关系—各种形式能量的转换遵循等量转换原则,能量增量是所有形式能量的增量,是此形式能量的增量,也是彼形式能量的增量。功能原理与能量守恒定律的本质是一致的。
能量守恒的具体表达形式:
保守力学系统:在只有保守力做功的情况下,系统能量表现为机械能(动能和位能),能量守恒具体表达为机械能守恒定律。
热力学系统:能量表达为内能,热量和功,能量守恒的表达形式是热力学第一定律。
相对论性力学:在相对论里,质量和能量可以相互转变。计及质量改变带来能量变化,能量守恒定律依然成立。历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律。
总的流进系统的能量必等于总的从系统中流出的能量加上系统内部能量的变化;系统中储存能量的增加等于进入系统的能量减去离开系统的能量。
能量守恒定律的检验
任何物理学定律都需要经过严格的,反复的检验,特别是在把特定领域里发现的定律移植到其他相关领域的时候,往往会发生定律被破坏的情况,比如宇称守恒定律在弱相互作用和电磁相互作用中先后被实验打破。这是不以人的意志为转移的,即使是被人类社会广泛认同的定律,在没有经过严格检验的领域内,仍然不能一厢情愿地认为它是正确的。
焦耳在研究机械能和热能的基础上提出能量守恒定律,当时科学界还不了解电磁相互作用,所以能量守恒定律没有经过在电磁相互作用下的检验。我们知道,在一般情况下电磁能是符合能量守恒定律的,但是不能排除特殊情况下的例外,比如宇称守恒定律也曾经被证明在一般电磁相互作用中是正确的,但是后来被发现在Anapole的特殊结构中就不正确。由于电磁结构的多样性和复杂性,给物理学定律的检验带来很大的困难,导致这样的检验是漫长的,没有止境的。
我们可以说能量守恒定律在现有的知识领域内是正确的,但是如果说它在任何领域,任何情况下永远正确就不是科学研究者应有的态度。
综合上述认识,本人认为周老师基于“时空能量论”发现的“磁能放大现象”和“电能放大现象”,在质量与磁能互换基础上提出利用非平衡互感提取磁能发电的理论,从人们对微观世界的认识和对大到宇宙的宏观世界的认识过程来看,并从哲学思想层面分析,应该是可能的和可信的,值得从理论和实验方面深入研究探讨。理论工作和实验工作的突破将具有非同凡响的意义。