Mi az az energia ?

Nem sikerült átadni a probléma lényegét. Vagyis, hogy mit szeretnél megtudni.

Ha ebből a mondatból indulok ki: "Hanem bármelyik általános értelemben vett energiának a munkavégző-képessége."

Akkor ez maga a válasz. A természet tulajdonságait fel szoktuk osztani, mint te is tetted. Sokféle jelenség van, amelyet lehet energiával jellemezni. És ez az energia nem egyéb, mint munkavégző képesség. Sokféle formában lehet munkát is végezni, azonban az energia más néven munkavégző képesség. Semmiféle szimmetriaelvet nem érdemes ide keverni, ez egy szimpla definíció.

Hát a világon anyag-erő-energia körforgás van, nem?

Minden ezen alapul a világon. Nem csak itt, az egész galaxisban.

Mindenütt anyag-erő-energia körforgás van, nem?

Amire te gondolsz, az az, hogy időeltolási szimmetriával bíró rendszerekben az energia megmaradó fizikai mennyiség (ez a Noether-tétel egyik speciális esete). Ehhez kapcsolódik az is, hogy pl. kvantummechanikában a Hamilton-operátor (azaz az energia operátora) az időbeli eltolás infinitezimális generátora, azaz belőle származtatható az a transzformáció, amely a rendszer leíráshoz használt Hilbert-térben az időbeli eltolás operátorát reprezentálja.

Az energia tehát olyasmi, ami a fizikai rendszerek időbeli állandóságával áll kapcsolatban, és amely akkor változik, ha a rendszer Lagrange-függvénye (amelyből a rendszer mozgásegyenletei származtathatóak) explicit módon függ az időtől. Ekkor ugyanis azok a dinamikai változók (hely- és impulzuskoordináták), amelyek explicit időfüggés hiányában csupán az egymással való kapcsolatukon keresztül határoznák meg a mozgás időbeliségét, most már explicit módon is változnak pusztán annak hatására, hogy telik az idő. Ekkor a rendszerben tárolt energia más-és más lesz attól függően, hogy mikor nézel épp rá a rendszerre, azaz az energia egyfajta idő múlását jellemző fizikai mennyiség lesz.

Bár az említett operátorokkal egy időben sokat számoltam, most a válasz olvasásakor néha el kellett gondolkodnom, sőt utánanéznem dolgoknak. Ezek összességeként, bár néhány apró szófordulattal ne mértek egyet, úgy gondolom, a válasz egyetemen is speciálkollégiumra való. Nem szegény kérdezőnek (akit ezzel a világért se megbántani szándékoztam, pusztán a kérdésből indultam ki).

Szóval kedve kérdező, ha értetted az előzőt, itt hagyd abba. Ha kiegészítésre vágysz, az energia az anyag egy olyan sajátos tulajdonsága, amely különféle hatásokra időben egymásba alakulhat, tehát egyik fajtája a másikba, elszakadhat az adott anyagtól és egy másik anyaghordozóra kerül és hasonlók. Ha egy konkrét anyag kölcsönhatásba jut (azaz kapcsolatba kerül, hat egymásra) egy másik anyaggal, akkor ezen kapcsolat jellegétől és a korábbi körülményektől függően energiát cserélhet. Ez azt jelenti, hogy az első anyag energiája maradhat ugyanannyi csak mások az egyes energiafajták arányai; csökkenhet, eközben a különbség vagy a másik anyaghoz vagy harmadik anyagokra kerül; nőhet, a növekedést közvetlenül vagy közvetve a másik anyag(ok) energiájából kapja. Sőt, ez az energia arra is képes, hogy önmagában létezzen, ez általában valamiféle változást idéz elő az eredeti vagy más anyagokon (ez a munkavégzés, amely képességgel az anyag rendelkezett, és amelyből valamennyi elhasználódott például alakváltozásra). Továbbá azt érdemes még erről tudni, hogy az anyag nem képes minden munkavégző képességét átadni, azaz nulla energiával rendelkezni. Ez azért van, mert minden anyagra jellemző a mozgás, mozgás nélkül anyag sincs, ennélfogva valamiféle (általában sokféle) energiája az anyagnak mindig van.

Ezen felül még rengeteg jellemző írható le, ezt azonban a megfelelő vaskos egyetemi tankönyvek tárgyalják.

"Bár az említett operátorokkal egy időben sokat számoltam, most a válasz olvasásakor néha el kellett gondolkodnom, sőt utánanéznem dolgoknak. Ezek összességeként, bár néhány apró szófordulattal ne mértek egyet, úgy gondolom, a válasz egyetemen is speciálkollégiumra való."

Kedves 4-es válaszoló, az általam adott fentebbi válasz már a sima fizikus szak képzéséhez is hozzátartozik, nem kell hozzá speciálkollégium.

Nem tudom, a kérdező milyen szinten áll fizikából, de az olyan jellegű válaszok, mint hogy az energia olyasmi, ami - ha kellőképpen teljes rendszert vizsgálunk - mindig megmarad, és a rendszerek hatóképességét, vagy teljesítőképességét jelenti, valójában nem jelentenek semmit, mert ennyit bárki tudhat, aki legalább 5-ös volt fizikából középiskoláig. Ugyanakkor ez mégsem elég szakszerű, csak valami hozzávetőleges érzést ad a témáról.

A kérdező maga hozta szóba az időeltolási szimmetriát, ezért bátorkodtam a fenti választ adni.

Ahogy a 7-es válaszoló is írja, más a fizikai törvények időfüggetlensége, és más egy adott konkrét fizikai rendszert jellemző és leíró Lagrange- vagy Hamilton-függvény vagy -operátor időfüggetlensége. Az előbbi a mi természetről alkotott általános tudásunkat jelenti, a második ennek az általános tudásnak egy speciális, adott esetben érvényes alkalmazása egy konkrét fizikai rendszerre vonatkozóan.

"Akkor a Noether-tétel szerint és a töltésszimmetria vagy C-szimmetriát figyelembe véve mondhatjuk azt , hogy az energia vagy az energia munkavégző képessége az nem más mint a töltések szimmetriájának sértése?"

Nem igazán értem, mire akarsz kilyukadni. A C-szimmetria egy diszkrét szimmetria, amelyet mai ismereteink szerint a gyenge kölcsönhatáson kívül a többi kölcsönhatás nem sért. Az energia pedig az időeltolás nevű folytonos szimmetriatranszformációval szemben invariáns fizikai rendszerekben az ehhez a transzformációhoz asszociált megmaradó mennyiséget jelenti.

Az energia tehát az adott rendszer dinamikájának explicit időfüggésével áll kapcsolatban, nem pedig azzal, hogy az adott rendszert alkotó részecskék töltését invertálva olyan folyamatokat kapunk-e, amelyek fizikája megegyeznek az eredeti rendszerével.