Question

能量守恒定律的疑问

既然说能量不可能凭空产生，那最最最原始的能量从何而来？不“产生”能量的话怎么会“有”能量呢？

我还是觉得这句话靠谱些：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。

能量守恒定律不是绝对正确的，对吗？

——来自一位好奇的初中生。
抱歉，我现在只是初中生，再简单明了些好吗？

Answer 1

对的，能量守恒定律在宏观世界是成立的！

但是在微观世界则不完全成立，海森堡的不确定性原理指出能量与时间的不确定性，ΔE·Δt≥h/4π，h=6.626×10^(-34)Js，是普朗克常量；π是圆周率。

也就是说，在一个确定的时间范畴内，能量允许有一个不确定度，说得再清楚点就是在这个时间段内，能量可以不守恒！

1936年，日本核物理学家汤川秀树提出重要的介子场论；该结论现以被证实。其中心思想就是在高能n-p散射(即中子和质子的高速碰撞)过程中，碰撞相互作用力的传递粒子是介子，也就是现在人们熟知的π介子。

在散射碰撞的那个作用时间段内，介子的产生几乎是凭空出现的，在这个时间段中，能量不守恒！但是，把感兴时间放大，避过这个时间区域，则能量仍然是守恒的，满足动量守恒定律。产生这个现象的原因就是能量不确定度，ΔE·Δt≥h/4π。

而在现代核物理学中，γ衰变讨论原子核能级的时候，这个能级也并不是单一的一条线，而是一个能量带，说简单点就是这些原子核的能级的能量不是精确的某一个值，而是一个值域范围。由此也引起了核的寿命的不同，ΔE·Δt≥h/4π。

★不过，你问的最早的能量的起源，这可能是由于宇宙大爆炸的时候，质量能量相互转化形成的，爆炸之时，宇宙由一个质量、密度都无穷大的点突然炸开，质能转化E=mc²。也就是说，在整个宇宙当中，如果不去追寻一个很小的时间范围，在一个大的时间段里，质量能量联合守恒成立。

Answer 2

1.经典理论中的确是能量守恒的，但是在量子力学中，能量守恒已经被打破了。由不确定定理可以导出在极短的时间内有很小的能量不守恒。这一点已经被实验证实，并且已经推导出了很多实用性的结果，如确定了粒子间的核力。

2.现在宇宙学还不完善，很多都是一种猜想。有一种看法是，宇宙大爆炸的瞬间开始，能量开始分化，产生正能量和负能量。正能量就是我们平常看到的，正能量同时继续变为正物质。负能量也一样会变为负物质，但是很微妙的是，正负能量变为正负物质的过程、成分、比例不一样，导致它们不会湮灭。

3.其实现在很多看似正确的定理，在相对论、量子理论，尤其是量子理论中都不再适用。它们都有一定程度的打破。比如说任何物体不能超过光速这个定理，在量子理论中，是不成立的。

Answer 3

宏观方面正确。微观方面，质量与能量还可以相互转化。在相对论中，物体同时具有物质的形式和能量的形式。
欧洲的粒子对撞机就是最好的解释。