能量守恒定律是一种基本物理定律，它指出在一个孤立系统中，总能量随时间推移保持不变。孤立系统与封闭系统有时容易混淆。在热力学中，孤立系统指的是既不与外界交换能量也不交换物质的系统。例如，一个隔热良好的热水瓶可以近似看作一个孤立系统，尽管在现实中并不存在完美的孤立系统。而封闭系统则允许能量的交换，但不允许物质的交换，如一个带盖的锅或一杯茶可以近似看作封闭系统。
在孤立系统中，总能量都保持不变，能量只会从一种形式转换为另一种形式。例如，当你驾车猛踩刹车时，汽车的动能通过刹车的摩擦转化为热能。这种热能通常感觉不到，因为汽车不是一个孤立系统——热量会散发到大气中。但如果你能将汽车的刹车系统、道路和大气完全隔离，并测量热量，你会发现汽车的动能几乎完美地转化为热能。
那么，这一定律是否适用于整个宇宙呢？宇宙，作为一切存在的总和，是否可以被视为一个终极的孤立系统？答案并不简单。要回答这个问题，我们需要考虑从微观到宏观的所有尺度。
在微观尺度上，物体的行为由量子力学描述，这是一门研究从亚原子粒子乃至更小尺度物体的物理学。在量子层面，能量守恒的概念被严格定义，这在量子力学中最重要的方程之一——薛定谔方程中得到体现。该方程完全基于能量，表明总能量是动能和势能之和。根据薛定谔方程，能量是守恒的。这只是其中一个方程，我们也可以调用其他方程，以证明能量在量子力学中是明确守恒的，所以在微尺度上能量守恒是没有问题的。
在宏观尺度上，描述地球、太阳和星系等大尺度物体的最佳理论是爱因斯坦的广义相对论。广义相对论的核心是爱因斯坦场方程，方程左边描述时空的曲率，右边代表时空所包含的物质和能量。在广义相对论中，物质和能量的分布由能量动量张量描述。从数学上我们可以证明能量动量张量的导数为零，这意味着能量和动量的变化保持为零。
然而，这个等式并不意味着能量本身是守恒的，而是能量和动量的组合是守恒的。广义相对论告诉我们，如果时空是静态的，即平坦且不变的，那么能量是恒定的。但如果时空在弯曲和变化，那么动量也在变化，因此能量也在变化。因此，令人惊讶的是，广义相对论实际上告诉我们，在宇宙尺度上，能量并不守恒。
这一点可以通过几项观察结果来证实，首先是宇宙膨胀的观察。埃德温·哈勃在1929年提供了第一个证据，他发现宇宙正在膨胀。然后，在1990年代后期，科学家们进一步发现宇宙膨胀正在加速，这种加速的原因被称为暗能量。
时空扩展的问题在于，真空本身具有能量，如果空间体积在增加，那么能量也在增加。我们知道时空的能量密度是恒定的，但能量密度是能量与体积的比值。如果体积增加，那么总能量也会增加。这似乎表明在宇宙尺度上，能量并不守恒。
另一个证据是红移的观测。来自遥远星系的光经历了红移，随着宇宙的膨胀，光的波长也在增长。根据马克斯·普朗克的公式E=hν，我们可以将其重写为 E=hc/λ。因此，如果波长变长，能量就会降低。这意味着光子到达我们时的能量比它发射时要低，这似乎违反了能量守恒定律。但实际上，光子的能量取决于观察者。从我们的角度来看，光子在其起源和我们之间不断扩大的时空中失去了能量。
那么，我们知道暗能量在增加，光波失去的能量是否会转化为暗能量，从而整体守恒呢？这个想法的问题在于，即使考虑了宇宙中所有观察到的光，它也无法解释宇宙中暗能量的巨大数量。暗能量几乎占宇宙总能量的70%，而我们能观察到的所有物质和光只占大约5%。光的能量损失只是抵消增加的暗能量所需能量的一小部分。
此外，宇宙膨胀还提出了将宇宙视为孤立系统的主要问题。我们不知道宇宙的真正大小，因此无法定义孤立系统的边界。我们只知道直径约940亿光年的宇宙存在一个事件视界，它标志着我们能够观测到的最远处。处于这个边缘的星系正在以超过光速的速度远离我们，这意味着它们之外的光永远无法到达我们。
这提出了一个问题：如果宇宙之外可能是无限的，那么我们如何将宇宙视为一个孤立系统？如果宇宙是无限的，那么我们无法在其周围设定任何边界，因此宇宙不可能是一个孤立系统。即使宇宙不是无限的，它仍然比我们观察到的940亿光年直径大得多，这使得我们无法确定孤立系统的真正边界。
在考虑宇宙是否是一个孤立系统时，我们还必须考虑从可观测宇宙中移出的星系。随着星系离开我们的可观测范围，它们的能量也随之消失。如果我们只将可观测宇宙视为一个孤立系统，那么我们显然正在失去物质，我们也在失去能量。
一些人认为，在膨胀的宇宙中总能量是守恒的，因为他们认为必须将引力场的能量与物质和辐射的能量一起考虑。随着物体之间距离的增加，它们之间的引力势能增加，可以被视为负能量。他们解释说，当你将两个物体拉开时，你需要消耗能量来克服引力，因此引力势能必须是负能量。这种不断增加的负能量可以完全抵消不断增加的暗能量。然而，与具有恒定能量密度的暗能量不同，宇宙中不存在恒定的引力密度。因此，计算负引力能抵消暗能量的概念实际上是不可能的。
最终，由于广义相对论清楚地指出能量本身是不守恒的，我们可能需要放弃宇宙尺度上能量守恒的想法，即使这个概念在人类尺度上几乎完全有效。在我们的日常生活中，能量守恒定律仍然是一个非常有用的工具，但当我们开始观察非常大的尺度时，它的适用性就会受到挑战。
用户47xxx06
扯完了？上帝还没扯出来
屌炸天 回复 04-17 21:27
文笔那么好，继续写下去。
Ydccaep
波与场的研究都是数学当物理，捉影弄鬼之术：：：波只是一种粒子宏观时空分布不均匀，水波/沙丘波到处都有，是粒子构成的，有波粒二象性？？？波是一种物质？？？以干涉衍射现象否定光是粒子，又去解释粒子干涉衍射，不是笑话是什么？？？破坏了认知自然的核心根基“确定性” ………场：：只能由源完全确定，不可观测(源力不是场力，源能量不是场能量)，不必要的，无质量无运动的多余虚幻想象。……地球场给你引力，你给地球场引力，然后地球场给地球引力。这是笑话！！！~~~场与波都是捕风捉影之法，意义很小，破坏巨大。……伟大的赫兹证明电磁波的实验，激励源都是电火花，当然是光子。用了电磁波来解释而已，电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的有用的数学方法，质量与力才是宏观微观物质世界的根本，两朵乌云当然都是电磁理论的谬误，祸害牛顿何益？一个具体问题：：电流磁场与电子磁矩啥关系？？？
用户10xxx05
目测又是一篇伪科技文。古代道家用唯物主义哲学真理发展走出了个科学路线，江湖术士为了诈骗伪装道家，用一元论唯心主义胡编乱造出了个道教，现在倒好，境外的外贼水军们和江湖骗子们又开始有伪造科学了，为思想渗透 洗脑和骗钱 做准备了
Ydccaep
悖论斯坦五大骗术：： ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗)，由反公理假说演绎方程(骗)，号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 三流数学假装物理，创造虚幻数学“物理概念”，破坏基本概念和认知体系。尽搞些莫名其妙的虚幻数学“时空”、虚幻数学“质量”、虚幻数学“能量”。站在不同位置赏月(三维)的是人，看昨天明天日出(四维)的是活鬼(悖论斯坦)。 ——3. 以必然有不确定性的精度攻击确定性的引力公理，以认知进化否定绝对真理。以宏观现象为基础的电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足，以太灾难不奇怪，他却借机破坏伽利略变换（惯性系如同pi都是好用的抽象认知理想概念）！ ——4. 指鹿为马，指马为鹿，“波粒二象性”，破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人，不搞二象性。 ——5. 无中生有，解释稀奇，无耻于悖论（脑袋小脸皮厚）。面对稀奇未知……诚实的人哑口无言，骗子天花乱坠！………水星进动证明的大笑话：—— A.号称公理证明是欺骗。 ——B.忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测)，居然弄出高精度？不是活见鬼就是见活鬼。
Ydccaep
观测归纳是经典物理，不确定/概率/不知道/假说/的东西也成了物理？？？用数学与创造假说当物理研究未知的大笑话。撒网捕鱼只能是概率，鱼摊买鱼是计算(物理公理已知)。观测树上苹果数量是确定的，猜测树上苹果数量当然不确定。不确定是观测属性，不是运动属性。哪里会有荒唐的测不准原理？？？鬼扯的光速不变，具有无穷的运动精度！胡编的测不准原理，居然与光速不变是同伙！！！创造假说宏观微观不同？相对速度哪有谁高谁低？笑死人。精度高低是观测能力问题不可能是真理，也不能否定真理。自然的有无才是真。骗子当然能猜中骰子，号称证明公理公设必然是骗！
Ydccaep
悖论斯坦，背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统，号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理，祸害绝对时空，祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法，以二象性祸害自然科学的核心根基——确定性。祸害数学，祸害物理，终身搞骗，祸害极大极深极广。………是恶贯灵魂的彻底的人类公敌！！！狗屎都有用，欺骗有啥用？迷信蔑视自然的悖论斯坦，瞎搞科幻假说，人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市，自然科学的基础就玩完了！
Ydccaep
光反射驱动了光帆，光速不变才叫奇怪！永动机？？
Ydccaep 回复 07-04 01:34
迎面来车频率高是不是？？？不是相对速度变化是啥？等速跟车还他妈频率是零呢？傻孩子
Ydccaep 回复 07-04 01:05
那些骗子天天号称证明全称命题，能信吗？可怜的孩子。
Ydccaep
万能骗术之质能方程，泛化虚化破坏能量公理概念，>>远远胜过，任何东西能变油+油能变任何东西。。。到底是质量获得能量还是质量变成能量？？？ ………动能公式，清清楚楚明明白白，到处用天天用，是质量获得能量的经典公理。………能量概念清清楚楚，是对物质运动状态的描述，居然敢欺骗说物质与能量等效？？？何其狂妄可笑？？？………他爸爸有动能，他爸爸也有势能，动能和势能都能变成他爸爸。他到底有多少爸爸呀？质量与力是一切微观宏观世界的根本，他造假(创造假说)祸害质量概念就当儿戏！！！———无中生有解释稀奇的万能骗术：：科学都是假设(嘲笑诚信观测归纳)，场有作用力，真空里有波，质能等效转换，穿墙而过，刀枪不入，纠缠女朋友。。。号称，只是科技还没达到！………无中生有==时空无限而永远不可能证无，当然也永远不可能证有==欺骗无底洞！
Ydccaep
引力是空间弯曲？？？空间对质量有力的作用？？？空间还知道质量的大小(穿越时间有变化)？？？有作用力和反作用力？空间不可入吗？？？没见过鬼，只见装鬼。👻两个质点靠在一起，质量引力的作用力和反作用力，空间往哪个方向弯呢？骗子知道吗？………质量随相对速度变化吗？相对速度无穷多。静质量是相对哪个速度参考系呢？各个方向相对速度不一样，难道各个方向质量不同吗？？？
Ydccaep
自发裂变反应的预测和发现，是原子能利用的直接原因。与爱因斯坦有啥关系？质量亏损是他发现的吗？不知道他如何将沙子变成能量？如何将能量变成质量？篡改美女“动能公式（天天到处用）”把她变性成和尚“质能方程（看到人家核弹成功了，他居然假惺惺地说后悔编造了狗屎造核弹方程）”………这个莫名其妙的数学“能量”是动能还是势能？如何与质量运动发生作用？——解释光电效应？物理机制根本木有涉及，对光谱特性，对光电子能量分布，对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解，害大于利(笨蛋好于坏蛋)。对比牛顿对“引力”必要充分真实的严谨归纳，是不是荒唐的笑话？？？——原来他还干过采用牛顿引力常数否定万有引力定律的丑事！——相对论篡改伽利略变换，洛伦兹遗憾的说“对于我，只有真正的时间，。。。都是爱因斯坦干的（破坏时间基本概念的荒唐事？）”
Ydccaep
自然规律都是预测未来的全称真命题，证伪当然有效，证明当然无效。只能来自观测归纳，且不可能演绎得到！！！比如，相对速度公理，任何时候任何地方都是真理，也是绝对自然真理。相对论是违背绝对时空公理、相对速度公理的可笑创造假说(提出的时候就已经证伪了)，当然是全称命题，居然号称证明了？？？？是不是两头篇？彻底骗！
时觉空罗智能
强大的能量需要配备高级的心性[点赞][点赞]
Ydccaep
解释光电效应是个笑话。物理机制根本木有涉及，对光谱特性，对光电子能量分布，对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解，害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山，本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应是毒药祸害！！！………证明光速不变(全称命题)是胡编！光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞必然会加速。迈克尔逊-莫雷实验结果的理解：：有质量的光子惯性运动，一点也不奇怪。……光子对实验装置相对速度基本不变，两路速度差极小，地球重力对光子速度影响太小也测不到，近似为惯性系。