Energia

Skąd się bierze? Czym jest, czyli jaka jest jej natura?

 

Wieczny sceptyk:

 

Praca jest procesem przekazywania energii.
To, albo praca jest bzdurą, albo taka fizyka.
Jeżeli wykonana zerowa praca zużyła (gigantyczną) energię, to znaczy, że zużyto... zero energii.
Jeżeli tak proste procesy są tak pokręcone, to jak poskręcane muszą być procesy bardziej skomplikowane?

 

Fizykalista (jeden taki warszawski):

 

Generalnym ograniczeniem wszelkiej naszej działalności w przyrodzie jest zasada zachowania energii. Nie można unieważnić tego ograniczenia, nie można znaleźć zjawisk i procesów w przyrodzie, których przebieg nie byłby zgodny z tym postulatem. Dziwność tej sytuacji potęguje fakt ,że tak naprawdę nie znamy natury wielkości fizycznej zwanej “energia”.

 

A tak wypowiada się na ten temat fizyka (ustami tych, którzy ją poznawali):

 

Energia jest miarą zdolności układu fizycznego (materii) do wykonania pracy lub spowodowania przepływu ciepła. W procesach, w których jeden rodzaj energii zamienia się w inny (np. w procesie grzania grzejnikiem energia ładunków elektrycznych w spirali może zamienić się w energię wewnętrzną otaczającego spiralę powietrza i energię wewnętrzną samego grzejnika), związanych zawsze z jakiegoś rodzaju oddziaływaniami (w przywołanym przykładzie jest to oddziaływanie elektronów z siecią krystaliczną spirali) praca sił opisujących te oddziaływania jest równa ilości przemienianej energii.

 

Energia i jej zmiany opisują stan i wzajemne oddziaływania obiektów fizycznych (ciał, pól, cząstek, układów fizycznych), przemiany fizyczne i chemiczne oraz wszelkiego rodzaju procesy występujące w przyrodzie.

 

Nie może oczywiście zabraknąć słynnego cytatu z Feynmana:

 

It is important to realize that in physics today, we have no knowledge what energy is.We do not have a picture that energy comes in little blobs of a definite amount.

 

Ona istnieje i przejawia się w wielu różnych formach. Nie będą ich wymieniał, gdyż nie mają one żadnego znaczenia dla moich rozważań.

 

Fizycy bardzo często podkreślają, że wszelkie formy energii występują w dwóch głównych  grupach: energia kinetyczna i energia potencjalna, ale ja powiem szczerze, że nie rozumiem, dlaczego te właśnie grupy miałyby być wyróżnione. Przecież literacki podział na energię widzialną i niewidzialną, jest conajmniej równoprawnie wyróżniony i mógłby być podstawą wszelakich klasyfikacji.

 

Wniosek jest jednoznaczny: rozpoczynanie badania prowadzącego do poszukiwania odpowiedzi na pytania "Czym jest energia?" i "Skąd się ona bierze?" od rozpraszania intelektualnego potencjału na formy przejawiania się energii powoduje, że nauka sama siebie zaganiała w głuchy kąt.

 

To właśnie z tego powodu, mimo kilku tysięcy lat zaprzęgania do rozwązywania tych dylematów najświatlejszych umysłów, nie udało się znaleźć odpowiedzi na przedmiotowe pytania, chociaż byli i tacy, którzy już pukali do tych drzwi, za którymi była ścieżka prowadząca do Oceanu Prawdy.

 

Świadczy o tym chociażby cytowana poniżej wypowiedź Feynmana:

 

There is a fact, or if you wish, a law, governing all natural phenomena that are known to date. There is no known exception to this law—it is exact so far as we know. The law is called the conservation of energy. It states that there is a certain quantity, which we call energy, that does not change in manifold changes which nature undergoes. That is a most abstract idea, because it is a mathematical principle; it says that there is a numerical quantity which does not change when something happens. It is not a description of a mechanism, or anything concrete; it is just a strange fact that we can calculate some number and when we finish watching nature go through her tricks and calculate the number again, it is the same.

 

O popularności tej wypowiedzi niech świadczy ten fakt, że legła ona u podstaw komentarza Robakksa:

 

Jeśli mowa o Wszechświecie empirycznym -to- oczywiście żadna energia ilościowo nie zmienia się, a zmienia się wyłącznie jej przejaw i rozmieszczenie.
Powyższe ma nazwę: prawo zachowania energii.

 

I właśnie od tej wypowiedzi Feynmana rozpocznę swoje rozważania.

 

Wbrew twierdzeniom fizyków, energia jest jak najbardziej fizycznym tworem, a nie abstrakcją matematyczną. I jeżeli jej ilość ma być wielkością stałą, przy jednoczesnym spełnieniu warunku o stałości masy, to wniosek może być tylko jeden: energia jest integralną własnością charakteryzującą masę elementarną.

 

Powyższe bardzo łatwo się sprawdza. Wystarczy zmniejszać ilość masy w jednostce objętości, żeby przekonać się, że spada temperatura w tej objętości

 

Ten, kto ma klucz do masy elementarnej, ten ma klucz do odpowiedzi na przedmiotowe pytania o to czym jest energia i jakie jest jej źródło.

 

Nauka tylko dlatego ma problem z odpowiedziami na te pytania, że cały czas szła na łatwiznę i nigdy nie zadała sobie trudu skoncentrowanie swojej uwagi na poznaniu rzeczywiście elementarnych, STABILNYCH cząstek.

 

Z chwilą odkrycia elektronu stało się absolutnie logicznym, że fizyka powinna była skoncentrować swoją uwagę na poszukiwaniu jego stabilnego antypodu. Termin antypod oznaczał tylko jedno – przeciwieństwo przenoszonego ładunku, a nie równoważność masy i ładunku pomiędzy elektronem i jego antypodem.

 

Pierwszym sygnałem, że coś jest nie tak w tych poszukiwaniach powinno było być "odkrycie" pozytonu.

 

Przecież fizyka dysponowała już dodatnio naładowaną "cząstką" – protonem, odkrytą prawdopodobnie przez Eugena Goldsteina do 1920, ale nie powstrzymało to teoretyków (Dirac) przed poszukami w zakamarkach zwojów mózgowych innego nośnika, tegoż samego, dodatniego ładunku.

 

A jak się bardzo chce, to wyobraźnia spełnia najdziksze nawet zachcianki. Tak było i z pozytonem, który był "przewidziany" przez Diraca w 1928 r. i odkryty przez Karla Andersona w 1932 r.

 

Akceleratory były najbardziej płodnymi "zabawkami" fizyków i dlatego w drugiej połowie XX w. napłodziły ponad 600 cząstek elementarnych. Jeśli się weźmie do uwagi, że antypody mogą być tylko dwa, więc nie dziwota, że naukowcy nie reagowali na te ewidentne sprzeczności.

 

Otrzeźwienie przyszło pod koniec lat 60-tych zeszłego wieku, gdy nie dało się ukryć rezultatów eksperymentów z głęboko nieelastycznym rozpraszaniem elektronów w SLAC (Centrum Liniowego Akceleratora Stanforda).

 

Zwracam waszą uwagę na tą okoliczność, że uzyskane rezultaty były bardzo podobne do tych, które otrzymał Rutherford przy bombardowaniu folii złota cząsteczkami alfa, ale nikt nie podjął się rewizji tamtych interpretacji.

 

I tym razem, teoria wzięła górę nad rozsądkiem i rzetelną analizą wszystkich wariantów interpretacji uzyskanych wyników. Można powiedzieć, że zmyślenie kwarków zamknęło fizykom bramę od prawdy.

 

Dopiero odkrycie rzeczywiście elementarnej cząstki przenoszącej ładunek dodatni pozwoliło znaleźć odpowiedzi na pytania o to, czym jest energia i skąd się ona bierze.

 

Energia, w swojej podstawowej formie, to zdolność cząstek elementarnych do tworzenia wiązań z antypodami, czyli cząstkami o przeciwnym znaku.

 

Można wyobrazić sobie taką sytuację, w której wszystkie cząstki utworzą takie wiązania i wszechświat jest jedną wielką bryłą. Ponieważ cząstki w tej bryle są nieruchome, to temperatura tej bryły wynosi ZERO ABSOLUTNE, a cała energia skoncentrowana jest w wiązaniach.

 

Gdy cząstka elementarna odrywa się od tej bryły, to energia jej wiązania zamienia się na zdolność do podtrzymania ruchu, który może wyrażać się w przemieszczeniu między dwoma punktami w przestrzeni lub drganiami własnymi. Im szybszy ruch w przestrzeni tym wyższe prawdopodobieństwo spotkania antypodu i utworzenia nowych wiązań, a co za tym idzie, utworzenia nowych obiektów fizycznych.

 

Im częstotliwość drgań własnych obiektów jest większa, tym częściej obiekty oddziaływują między sobą przekazując sobie energię. Taki stan prowadzi do szybkiego uśrednienia pouiomu energii, a wyraża się to w postaci uśrednienia temperatury.

 

A więc skąd się bierze energia i czym ona jest?

 

Można śmiało odpowiedzieć, że znikąd. Ona jest immanentną cechą ciała fizycznego posiadającego masę i przenoszącego ładunek, a przejawia się w moment rozerwania wiązania między cząstkami-antypodami i w zachowaniu ciał i obiektów fizycznych.