假设宇宙中的能量是无限的,能量守恒是不是没有意义?
如果能量密度(每单位体积的能量)保持不变,但宇宙的体积却在增加,这难道不意味着宇宙的总能量在增加?这不是违反了能量守恒定律吗?毕竟,我们认为在宇宙中发生的任何物理过程中,能量应该是守恒的。广义相对论是否提供了一种可能的能量守恒?这个问题的答案可能是正确的。在广义相对论中,有一些东西是可以精确定义的,而能量并不是其中之一。换句话说,没有任何规则规定能量必须与爱因斯坦的方程相结合;全球 "能量 "并没有被广义相对论所定义!
实际上,你可以对能量何时守恒做一个非常概括的陈述。当有粒子在静态的时空背景中相互作用时,能量是真正守恒的。但当粒子所处的空间发生变化时,粒子的总能量就不守恒了。对于膨胀的宇宙中的红移光子,以及由暗能量主导的宇宙来说,这都是真实的。宇宙中的暗能量密度保持不变,宇宙不断膨胀,能量守恒是否失效?但这并不是故事的结束,我们可以随着空间的变化提出一个新的能量定义。有一种非常巧妙的方式来看待 "能量",使我们能够表明能量事实上是守恒的,即使在这种看似矛盾的情况下。
我希望你记住,除了化学、电、热、动能、势能和其他东西之外,还有主动做功。在物理学中,功是指当一个物体受到的力与它移动的距离方向相同时,给系统增加能量。如果它向另一个方向移动,你就做负功,这就减少了系统的能量。一个很好的比喻是思考气体,如果你把它们加热(增加能量)会发生什么?随着分子获得能量,里面的分子移动得更快,这意味着它们的速度加快,然后散开,以更快的速度占据更多的空间。
现在科学家们在用不同的方法测探宇宙的边界,然而分析到的是我们的宇宙在逐渐变大,以为反物质的发现,科学家们猜想会有另外一个宇宙,那就是主要以反物质为主的宇宙。
宇宙的边界问题还在研究,但是如果有另一种物质的宇宙,那么宇宙或许是有边界的,但仅仅是或许。因为反物质并不是在我们能观测到最大宇宙边上找到的,而是在黑洞附近发现的,所以还有人认为,黑洞是连接另一个宇宙的通道。