¿La energía tiene un signo? [duplicar]

Para ser honesto, las señales no existen. Las energías no existen. Son simplemente métodos, modelos o descripciones inventados para nosotros para describir fuerzas, tendencias, absorción de radiación, impactos, movimientos vibratorios, direcciones, etc. Entonces, ¿ existe la energía negativa ? Podemos inventarlo, como acabas de describir para la energía potencial, así que sí.

• En algunas situaciones, un signo no describe nada más que el tamaño de los valores (cuando no importa dónde está el origen, como con energías potenciales con puntos de referencia elegidos arbitrariamente),
• en otras situaciones, el signo describe el acto matemático de sumar o restar (como el calor absorbido o expulsado),
• mientras que en otras situaciones, los signos describen direcciones en un eje predefinido (su eje define hacia adelante , por lo que una velocidad que lo mueve hacia atrás es negativa).
• Etc.

Un signo es una invención matemática que significa diferentes cosas en diferentes contextos, dependiendo de lo que necesitemos hacer.

transmitir que se ha realizado una cantidad negativa de trabajo

Una "cantidad negativa de trabajo" pertenece al segundo punto anterior. El hecho de que el trabajo sea negativo solo significa que la energía está saliendo (matemáticamente restada) del objeto. El signo negativo aquí no es más que matemático.

La pregunta sobre la "existencia" es filosófica, no física. Algunas personas argumentarían que no puedes estar seguro de la existencia de nada, incluso de ti mismo.

La física se ocupa de crear modelos matemáticos que puedan hacer predicciones sobre el resultado de un experimento o situación. Todos los modelos físicos tienen una aplicabilidad limitada, es decir, las predicciones solo son precisas si se cumplen ciertas condiciones. Hasta el momento no existen modelos que sean realmente universales y aplicables en todas las situaciones posibles.

La energía negativa, o positiva, son solo eso: conceptos que son útiles para hacer predicciones cuantitativas en ciertas situaciones (pero no en otras).

Por ejemplo, la energía negativa es un concepto útil cuando la energía se mueve dentro de un sistema. Si se mueve en una dirección, lo llamas "positivo", si se mueve en la otra dirección, es negativo.

Por supuesto, es muy importante en algunos cálculos si el cambio de energía en algún sistema es positivo o negativo. Si está construyendo una planta de energía, ¡trate de obtener una cantidad positiva de energía!

Pero eso es sólo diferencias en la energía. El punto de energía cero se define arbitrariamente y siempre se puede redefinir, de modo que el signo absoluto de$E$no es importante

No hay energía negativa, y el origen de la energía es absoluto, no arbitrario. Para medir la energía de un sistema, simplemente puede medir su masa, luego usar$E = mc^2$para encontrar su energía (en un marco donde su momento neto es cero). La energía siempre es positiva porque la masa siempre es positiva. Tal vez puedas encontrar algunos contraejemplos realmente exóticos con el efecto Casimir o algo así, pero básicamente es positivo.

Cuando decimos que la energía gravitatoria para el sistema Tierra-Luna es negativa, solo significa que la energía es más baja de lo que sería si la Luna estuviera más lejos. El sistema Tierra-Luna tiene una cierta masa. Es menor que la masa de la Tierra más la masa de la luna, cada uno considerado por separado. Esto se llama el "defecto de masa".

Así que decimos que hay energía negativa en la unión gravitacional entre ellos, pero eso es solo para que la suma total de energía sea correcta. La cantidad total de energía sigue siendo positiva porque la masa del sistema es positiva.

Cuando la gente dice que el origen de la energía potencial no importa, quiere decir que las fuerzas son derivadas de la energía potencial. Si agrega una constante a la energía potencial, eso no cambia ninguna derivada, así que si lo único que le importa es encontrar las fuerzas, no importa si agrega una constante a la energía potencial. Sin embargo, todavía hay solo una opción de cero para la energía de un sistema completo que representa toda la energía, y esa es la que hace$E = mc^2$verdadero.

Nota: esto supone que estamos tratando con sistemas que tienen un marco de descanso; Los sistemas sin masa no tienen un marco de descanso.

La energía es un concepto que puede ser positivo o negativo. Sin embargo, es interesante porque, en muchas situaciones, tiene sentido definir una energía "mínima". Esto es diferente a otras cosas, como las posiciones. Rara vez hay una "posición mínima" significativa, a menos que haya una simetría que haga que tal concepto tenga sentido.

Debido a que hay un mínimo, puede ser significativo asignarle el valor 0. Podríamos haber elegido cualquier valor para asignarlo, pero cero es conveniente. Si hacemos tal asignación, entonces es trivial demostrar que la energía siempre debe ser distinta de cero.

Las ecuaciones de densidad de energía para un campo eléctrico para un capacitor con un dieléctrico contienen un componente negativo. Esta energía tiene que ser suministrada para jalar el dieléctrico de un capacitor. A diferencia de la mayoría de los componentes de energía negativa, este no tiene una base flotante (como la mayoría de las energías potenciales) ni una regla obvia que mantenga la energía total positiva. Hasta ahora, ningún intento ha tenido éxito para hacer una dialéctica de masa lo suficientemente baja y cargar el capacitor a un voltaje lo suficientemente alto para que el componente de energía negativa exceda la energía de masa del dieléctrico. Si esto alguna vez tuviera éxito (y no conozco ninguna ley que lo prohíba absolutamente, aunque parece poco probable que funcione), entonces los componentes de energía negativa se realizarían y podríamos mantener abiertos los agujeros de gusano.

La consecuencia de la energía negativa construida en la física es el viaje en el tiempo hacia atrás .

Las respuestas hasta ahora a esta pregunta han sido tanto irrelevantes como incorrectas. La pregunta no es una tontería filosófica sobre si la energía negativa realmente existe o si la energía realmente existe . Es una pregunta directa, sobre si hay un cambio de invariancia en la energía, es decir, si la energía del universo aumentara en una cantidad fija, ¿habría un impacto en la física?

La respuesta es claramente no , no hay impacto, tiene invariancia de "translación de energía". La razón por la que no se habla de esto es que es completamente inútil. No tiene sentido aumentar la energía de cada objeto en la misma cantidad (porque entonces el sistema "A + B" tendrá que aumentar su energía en 2E, no en E), entonces de lo que realmente estás hablando es de un cambio. en su sistema de unidades, donde llama "0 J" como "20 J", y luego la energía ya no se suma fácilmente (tiene que restar 20 cada vez que agrega cosas). Esto es como usar Celsius en lugar de Kelvin, o pH en lugar de concentración de protones, no hay importancia física en esto.

Tenga en cuenta que es imposible tener un sistema de unidades en el que no exista energía negativa, ya que puede obtener energías potenciales gravitatorias arbitrariamente negativas cerca de un agujero negro, y para traducir -∞ a 0, debe asignar todo lo demás a +∞ .

Editar: los cambios globales en la densidad de energía local son significativos, ya que es un fenómeno local y A + B no necesita cambiar en la misma cantidad que A y B. En este caso, la física obviamente no es invariante , ya que obtienes más gravedad.

Respondiendo la pregunta que no se hizo, pero todos los demás están respondiendo...

Sí , la energía existe, no significa nada decir que algo es "solo una construcción matemática". Puede definir la energía de manera positivista y medirla, esto fundamentalmente no es diferente de medir una silla, lo que también significa que está midiendo la luz de la silla que incide en sus ojos, etc.