Энергия

Эне́ргия (др.-греч. ἐνέργεια — действие, деятельность, сила, мощь) — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется в этой системе на протяжении времени, в течение которого система будет являться замкнутой. Это утверждение носит название закона сохранения энергии.

С фундаментальной точки зрения энергия представляет собой один из трёх (энергия, импульс, момент импульса) аддитивных интегралов движения (то есть сохраняющихся при движении величин), связанный, согласно теореме Нётер, с однородностью времени.

Слово «энергия» введено Аристотелем в трактате «Физика», однако там оно обозначало деятельность человека.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

1. Прошло полстолетия со времени великого открытия Р. Майера. С тех пор общая физика неустанно работала как эмпирически, так и теоретически над формулировкой понятия «энергия» как такой величины, которая во всех явлениях природы составляет физическую реальность их. Физика XVII столетия, исходя из положений механики, вывела в виде постоянного фактора понятие массы из процессов движения. Математическое естествознание стремилось поэтому формулировать явления как величины, при помощи единиц пространства, времени и массы (сантиметр, грамм, секунда). Но чем более теплота, химизм, электричество, магнетизм, лучи всякого рода развивались в особые области со своими самостоятельными методами исследования, тем более искусственными стали казаться попытки сведения их специфических единиц к массе. Ибо величиной, при помощи которой устанавливается эквивалентность между действиями этих различных «сил природы», является не масса, а энергия. По мере того как энергетика развивалась в самостоятельную общую теорию энергии1, значение массы падало и, наконец, свелось к отношению, имеющему значение только в механике. Наконец, В. Оствальд2сделал последний важный шаг, вполне определенно упразднив значение массы как третьей общей физической единицы и заменив ее единицей энергии. Место грамма занял эрг. Эрг есть двойное количество той энергии, которою обладает один грамм массы, двигаясь со скоростью одного сантиметра в секунду. Количество энергии, в миллион раз большее, называется мегаэрг.

Коллектив авторов, Новые идеи в философии. Сборник номер 11, 2014

Исследование субатомного мира не закончилось открытием атомных ядер и электронов. Сначала атомная модель была расширена до трех «элементарных частиц» – протона, нейтрона и электрона. По мере совершенствования техники эксперимента и создания новых приборов число частиц продолжало расти, в настоящее время они исчисляются сотнями. В ходе экспериментов стало ясно, что завершенная теория субатомных явлений должна включать не только квантовую физику, но и теорию относительности, так как скорость частиц часто близка к скорости света. Согласно Эйнштейну, масса никак не связана с веществом, а является формой энергии; их соотношение выражено в его знаменитом уравнении: Е = мс2. Потрясающим следствием теории относительности явилось экспериментальное подтверждение того, что материальные частицы могут создаваться из чистой энергии и опять превращаться в чистую энергию при обратном процессе. Теория относительности коренным образом повлияла не только на концепцию частиц, но и на картину силовых взаимодействий между ними. Взаимное притяжение и отталкивание частиц при релятивистском описании рассматривается как обмен другими частицами. Следовательно, истоком силы и материи теперь считаются динамические паттерны, называемые частицами. Известные в настоящее время частицы не могут подвергаться дальнейшему делению. В физике высоких энергий, где используются процессы столкновения, материя может делиться многократно, но не на более мелкие части; осколки являются частицами, созданными из энергии процесса столкновения. Субатомные частицы являются, таким образом, разрушимыми и неразрушимыми одновременно.

Станислав Гроф, За пределами мозга. Рождение, смерть и трансценденция в психотерапии, 1985

Значительное количество сведений о природе межзвездного газа было получено за последние три десятилетия благодаря весьма эффективному применению радиоастрономических методов. Особенно плодотворными были исследования межзвездного газа на волне 21 см. Что это за волна? Еще в 1940-х годах теоретически было, предсказано, что нейтральные атомы водорода в условиях межзвездного пространства должны излучать спектральную линию с длиной волны 21 см. Дело в том, что основное, самое «глубокое» квантовое состояние атома водорода состоит из двух очень близких уровней. Эти уровни различаются ориентациями магнитных моментов ядра атома водорода (протона) и вращающегося вокруг него электрона. Если моменты ориентированы параллельно, получается один уровень, если антипараллельно – другой. Энергия одного из этих уровней несколько больше другого (на величину, равную удвоенному значению энергии взаимодействия магнитных моментов электрона и протона). Согласно законам квантовой физики, время от времени должны самопроизвольно происходить переходы с уровня большей энергии на уровень меньшей энергии. При этом будет излучаться квант с частотой, пропорциональной разности энергий уровней. Так как последняя в нашем случае очень мала, то и частота излучения будет низкой. Соответствующая длина волны будет равна 21 см.

Иосиф Шкловский, Вселенная, жизнь, разум, 2006

В настоящее время физики отказались от гипотезы о существовании некоего невесомого и в то же время абсолютно упругого вещества – эфира, заменив его понятием электромагнитного поля. Электромагнитное поле не есть вещество в обычном механическом понимании этого слова. Оно не обладает весом, твердостью, упругостью, оно не состоит из частиц и т. д. Но оно обладает энергией и в этом смысле его следует рассматривать как одну из форм существования материи. Оно порождается движением и взаимодействием элементарных частиц (например, электронов). С другой стороны, оно само воздействует на эти частицы и при известных условиях может даже порождать их.

Святитель Лука Крымский (Войно-Ясенецкий), Дух, Душа и Тело, 2016

Итак, опытные данные показывают, что существует определенный класс явлений в неживом веществе, для которых принцип минимума диссипации энергии оказывается одним из важных принципов, позволяющих выделить реальные состояния из множества виртуальных. На этом основании в предлагаемой книге и был сформулирован и использовался этот принцип – как некоторое эмпирическое обобщение, как некоторая гипотеза. Именно в такой форме он и был внесен в иерархию принципов отбора. Он играл роль «замыкающего принципа отбора: когда другие принципы не выделяют единственного устойчивого состояния, а определяют некоторое целое их множество, то принцип минимума диссипации энергии служит дополнительным принципом отбора. Заметим, что среди неустойчивых движений могут быть и такие, которым отвечает меньшее производство энтропии. Однако из-за их неустойчивости мы их не наблюдаем.

Н. Н. Моисеев, Алгоритмы развития, 1987

Я думаю, что принцип минимума диссипации энергии есть всего лишь очень частный случай значительно более общего принципа «экономии энтропии». В природе все время возникают структуры, в которых энтропия не только не растет, но и локально уменьшается. Этим свойством обладают многие открытые системы, в том числе и живые, где за счет притока извне вещества и энергии возникают более или менее стабильные состояния – «квазиравновесные структуры». С точки зрения классической термодинамики эти образования не являются равновесными – равновесие здесь лишь понимается в смысле стационарности.

Н. Н. Моисеев, Человек и ноосфера, 1990

Исследования процесса превращения теплоты в работу и обратно, осуществленные в XIX в. С. Кално, Р. Майером, Д. Джоулем, Г. Гемгольцем, Р. Клаузиусом, У. Томсоном (лордом Кельвином), привели к выводам, о которых Р. Майер писал: «Движение, теплота… электричество представляют собой явления, которые измеряются друг другом и переходят друг в друга по определенным законам»[3]. Г. Гемгольц обобщает это утверждение Р. Майера в вывод: «Сумма существующих в природе напряженных и живых сил постоянна»[4]. Уильям Томсон уточнил понятия «напряженные и живые силы» до понятий потенциальной и кинетической энергии, определив энергию как способность совершать работу. Р. Клаузиус обобщил эти идеи в формулировке: «Энергия мира постоянна». Так совместными усилиями сообщества физиков был сформулирован фундаментальный для всего физического знания закон сохранения и превращения энергии.

Коллектив авторов, Концепции современного естествознания. Учебное пособие, 2009

Физикам сейчас известны 3 основных типа взаимодействий: гравитационное (оно отвечает за движение материи в космосе, за притяжение тел к планетам и т. п.), сильное (отвечает за процессы в ядрах атомов), электрослабое (отвечает за электромагнетизм, например, свет и радиоволны, а в виде слабого взаимодействия за некоторые процессы на уровне ядра атома). В привычном нам мире все известное нам сущее пронизано взаимодействиями разной силы и интенсивности. Однако любой акт взаимодействия может быть рассмотрен как акт передачи сигнала между объектами-участниками взаимодействия, сигнала разной степени силы. Между тем всякий сигнал, в свою очередь, может быть интерпретирован как некая информация. С другой стороны, всякий сигнал в известном нам мире возможен только потому, что порождающее его взаимодействие несет в себе энергию, а значит и связанную с ней массу. Эта масса может быть перенесена как непосредственно веществом (например, соударение бильярдных шаров), так и излучением. Излучение изымает долю массы у излучившего объекта и передает его принимающему (вспомним: E = mc2). Впрочем, на глубинном уровне (мы уже говорили об этом в первой книге серии) никакой твёрдой материи нет. Есть, условно говоря, локализованные поля – частицы и «растянутые» нелокализованные поля. Поэтому можно говорить о сигнале и взаимодействиях, как о переносе энергии посредством полей – по-разному конфигурированных Богом собственных энергий.

Владимир Коляда, Аз есмь. Поля Гермеса, 2017

В 1865 году Р. Клаузиус, имея дело с этой самой необратимо теряемой (диссипированной) энергией, ввел специальную величину, названную им энтропией (S); она отражает отношение тепловой энергии к температуре и имеет размерность кал/град. В любом процессе, связанном с превращениями энергии, энтропия возрастает или – в идеальном случае (горячий и холодный резервуары разделены абсолютным теплоизолятором, ток течет по сверхпроводнику и т. д.) – не уменьшается. Поэтому ВНТ иногда называют законом неубывания энтропии. А самая краткая объединенная формулировка первого и второго начал термодинамики, предложенная тем же Клаузиусом (1865), звучит так: в любой замкнутой системе полная энергия остается постоянной, а полная энтропия с течением времени возрастает.

К. Ю. Еськов, Удивительная палеонтология, 2014

Сегодня существует достаточно оснований считать, что регулирование нелокальной согласованности космического пространства обусловлено влиянием особых частиц квантов. Выявлено при экспериментах, что сверхмалые частицы могут проявляться как дискретная частица, обладающая массой, так и, как волновая энергия – свет или, как сила. Одновременно связаны энергетическими полями некоторые кванты могут иметь физические свойства материи, другие могут обладать электромагнитными, волновыми или световыми свойствами. Но кванты обладают свойством, побывав, однажды в одинаковых условиях друг с другом, они остаются навсегда взаимосвязанными на больших расстояниях.

В. И. Тихонов, Божественные основы структуры мироустройства Вселенной, 2015

Энергия (др.-греч. ?ν?ργεια – действие, деятельность, сила, мощь), по утверждению современной науки, – скалярная (не обладающая направлением) физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Считается, что если физическая система замкнутая, то ее энергия сохраняется в этой системе на протяжении времени, в течение которого система будет являться замкнутой.

В. В. Панченко, О сущности человека (сборник), 2017

Что же такое единая теория поля? Ее смысл состоит главным образом в том, чтобы с помощью одного-единственного управления объяснить математическим путем взаимодействие между тремя фундаментальными универсальными силами: электромагнетизмом, силой тяготения и ядерной энергией. Есть предположения, что существует четвертая, «слабая» универсальная сила, связанная с силой тяготения так же, как электричество с магнетизмом. Пока неизвестно, какой характер имеет это поле: межпространственный или временной. Если предположить возможность полной разработки этой теории, то ее окончательные уравнения должны включить в себя также световые и радиоволны, чистый магнетизм, рентгеновские лучи и даже саму материю. Можно понять сложность проблемы, если вспомнить, что Эйнштейн часто сетовал на то, что недостаточно владеет математикой, чтобы выполнить эту задачу».

О. О. Фейгин, Никола Тесла – повелитель молний. Научное расследование удивительных фактов, 2010

Таким образом, движение определяет свойства, структурную организацию и характер существования материи. Движение материи многообразно по своим проявлениям и существует в различных формах. В процессе развития материи появляются качественно новые и более сложные формы движения. Но даже механическое перемещение не является абсолютно простым. В процессе перемещения тело непрерывно взаимодействует с другими телами через электромагнитное и гравитационное поля и изменяется при этом. Так, теория относительности А. Эйнштейна указывает, что с увеличением скорости движения происходит возрастание массы тел. Всякое движение включает в себя взаимодействие различных форм движения и их взаимные превращения. Оно так же неисчерпаемо, как и сама материя. Движение материи представляет собой процесс взаимодействия противоположностей. Так, механическое движение выступает как единство прерывности и непрерывности пространства и времени; электромагнитное, ядерное и гравитационное движения основаны на единстве противоположных процессов поглощения и излучения микрочастицами квантов электромагнитного, ядерного и гравитационного полей; химическое движение включает в себя ассоциацию и диссоциацию атомов и т. д. Бесконечное самодвижение материи в космосе также выступает как результат единства противоположных процессов рассеяния материи и энергии (в ходе эволюции звезд) и их обратной концентрации, ведущей в итоге к возникновению звезд, галактик и других форм материи.

Философия: конспект лекций, -1

Нынешние теории строения материи предполагают, что атомы вообще постепенно разрушаются в своей мировой среде, хотя ясного понятия о характере разрушающих влияний еще нет. Но мы знаем, что для радия средняя продолжительность жизни атомов около 2500 лет, для тория – около 40 миллиардов лет, для мезотория – около 8 лет, а для некоторых эманаций – минуты, секунды, малые доли секунды. Эти цифры и представляют суммарные коэффициенты структурной устойчивости данных форм вещества в тех обычных условиях, при которых нам их приходится наблюдать, и из границ которых эксперименты до сих пор еще не могли выйти. Когда удастся выяснить те воздействия, от которых зависит разрушение атомов, и планомерно изменять его скорость для различных тел, тогда не только будет решен теоретический вопрос об условиях их структурной устойчивости, но и практически – человечество получит возможность располагать гигантскими количествами активностей «внутри-атомной энергии».

А. А. Богданов, Устойчивость организационных форм, 1922

Под энергией связи понимают разность между энергией связанной системы частиц и суммарной энергией этих частиц в состоянии покоя. Для устойчивых систем частиц энергия связи отрицательна, и чем более её величина, тем прочнее система (вещество). Положительное значение энергии численно равно минимальной работе, которую необходимо затратить, чтобы разделить систему частиц на отдельные частицы.

Г. В. Белов, Изменит ли Россию альтернативная наука, 2016

Состояние покоя и инерционного движения периодически чередуется с состоянием активного возбуждения, связанного с безопорным вращением вокруг своей оси и орбитальным движением относительно источника излучения информации и энергии, при строгой ориентации своего пространственного положения. Физический смысл ускорения тела содержится в организованном росте массы и размеров тела. Первоначальное ускорение сменяется замедлением роста и его прекращением, что и отражено во втором законе Ньютона: ускорение пропорционально действующей силе и обратно его массе. В механике берётся дискретный момент действия сил, но смысл самого закона остаётся. И, наконец, тело достигает своего полного совершенства, его рост и развитие прекращаются, поскольку оно стало полностью соответствовать внешнему информационному воздействию в зеркальном отражении. Этот момент соответствует третьему закону Ньютона в его современном чтении: сила действия равна силе противодействия – сигнал полностью восстановил свои силы.

Коллектив авторов, Ноосферное образование в евразийском пространстве. Том 1, 2009

Если мы предположим, что фотон (квант или частица света) ведет себя в гравитационном поле так же, как и частица с массой, равной его энергии Е, деленной на квадрат скорости света c, m=E/c2, и воспользуемся формулами из теории гравитации Ньютона, то получим не совсем верный результат для угла отклонения света в поле гравитирующего тела. Но так как мы будем обсуждать различные физические явления лишь качественно, а не количественно, то нам важен лишь сам факт существования отклонения лучей света в гравитационном поле, а не его величина.

Э. Т. Ахмедов, О рождении и смерти черных дыр, 2015

Когда Планк к 1909 г. пришел к убеждению, что прерывность реальна, он обратился к словарю, который до того был стандартным. Ранее он говорил о ячейке размером s как об энергии «элемента». Теперь, с 1909 г., начал говорить об энергии «кванта», ибо в словаре немецких физиков «квант» истолковывался как отдельный элемент, как сущность, подобная атому и пребывающая сама по себе. Хотя величина s была лишь мерой мысленного разделения, она являлась не квантом, а элементом.

Томас Кун, После «Структуры научных революций», 2000

Коэффициент использования энергии ηK.И.Э зависит прежде всего от вида энергии. Так, электрическая энергия может полностью превращаться в тепло, усвоенное материалом (полезное) и кладкой, поэтому ηK.И.Э = 1. При использовании в печах химической энергии топлива коэффициент использования энергии ηK.И.Э всегда меньше единицы. В топливных печах этот коэффициент называют коэффициентом использования тепла ηK.И.Т Коэффициент характеризует важнейшее понятие о работоспособности энергии в конкретных условиях. В общем виде значение Ькиэ может быть записано следующим образом:

Наталья Бурханова, Теплотехника, -1

В теории торсионных полей присутствует ряд удивительных особенностей, в корне отличающихся от общепринятых научных догм. Энергия и импульс торсионного поля равны нулю, как и потенциальная энергия спин-торсионного взаимодействия. Повторимся, торсионное поле переносит информацию без переноса энергии.

Вера Надеждина, Эниология как паранаука, 2012

Как это может происходить? Взаимодействие двух видов энергий на уровне химического элемента смоделировало постоянно действующий импульс. Он действует на границе физической оболочки каждого химического элемента и несет в себе множество связующих ячеек, каждая из которых несет в себе определенные функции. Есть функция, которая связывает всю модель во вселенную, есть функция, которая связывает все в галактики, в звездные системы, в планеты.

Михаил Тевосян, Осмысление процессов, 2014

Гм. Возможно, имеется в виду, что возникновение и развитие жизни есть более частный процесс «консервации» энергии в более энергоемких структурах – однако только в рамках более общего, самого общего из всех, процесса вселенской энтропии при излучении звезд и расходовании их вещества в рассеивающуюся по вселенскому пространству энергию – которая тем самым энергией перестает быть, теряя способность производить в будущем какое-либо действие.

М. И. Веллер, Человек в системе, 2010

Необязательно знать уравнения Максвелла, чтобы понять, что имеет в виду Эддингтон (просто для вашего сведения – эти уравнения описывают природу света, электричества и магнетизма). Основная идея заключается в том, что второй закон термодинамики математически описывает рассеивание энергии в окружающее пространство в любой системе. Этот закон имеет фундаментальное значение для функционирования всего мира природы. Поскольку энергия непрерывно рассеивается, любой процесс постепенно будет сводиться на нет, и так до полной его остановки. Вероятно, теперь вы понимаете, почему креационисты утверждают, что второй закон не дает эволюции никаких шансов на усложнение форм жизни. Разве живая система могла бы оставаться системой, если бы все ее движущие силы постоянно рассеивались и растворялись в безбрежном сумраке Вселенной?

Билл Най, Неотрицаемое. Наш мир и теория эволюции, 2014

Методологическая и одновременно онтологическая идея прерывности получила в XX веке серьезную поддержку в связи с квантовой механикой и изучением микромира. В отличие от классических представлений, было выяснено, что энергия излучается квантами, электронные состояния образуют дискретную последовательность уровней, разрабатывались концепции квантованного пространства – времени. Хотя одновременно наряду с этим у микрочастиц были обнаружены и волновые свойства, что привело к формулировке тезиса о корпускулярно-волновом дуализме. Вообще физика и математика естествознания начиная с XVII столетия развивались в удивительной генетической близости. Уже с самого начала, как обсуждали мы выше, понятия дифференциала и касательной были специально выработаны для выражения интуиции мгновенной скорости, скорости в точке. Эта связь математики и физики оставалась прочной и в дальнейшем. Теоретико-множественная перестройка математики в XX веке оказывала характерное влияние и на физику, причем к концу столетия это влияние стало явно усиливаться. В отечественной физике появилась теория физических структур Ю. И. Кулакова, которая, по признанию самого автора, представляет собой «бурбакизацию» физики. В аналогичном же направлении разрабатывает свою теорию бинарных физических структур и Ю. С. Владимиров. Несмотря на то что философские и методологические установки этих двух авторов различны – Кулаков ориентирован на Платона, Владимиров – больше на Аристотеля, для первого важна непрерывность, а второй может обойтись и без нее, – исходная точка их рассуждений общая: некоторая теоретико-множественная конструкция[46].

В. Н. Катасонов, О границах науки, 2017