Hur definierar man energi som storhet?
Halloj!
Detta är en fråga som jag har sökt svar på väldigt länge men jag hittar inga svar som jag tycker är tillfredsställande. Jag försöker lirka fram hur man, rent matematiskt, definierar storheten energi. Hela tiden pratas det om energi, potentiell energi, rörelseenergi, orbitalers energier och så vidare, men jag fattar inte vad energi i sig är för något. Jag känner att jag måste reda ut det här för "energi" är ett begrepp som helt plötsligt har blivit väldigt relevant för mig men jag fattar inte ens vad det är egentligen.
Den vanliga förklaringen jag har hört är "the capacity to do work" men det är ingen matematisk formulering. Och en sådan måste det ju finnas med tanke på att energi som storhet används extremt flitigt i naturvetenskaperna.
Jag skulle uppskatta både resurser där jag kan läsa vidare och direkta svar på frågan!
the capacity to do work
Der där har jag på andra ställen sett definieras som ”exergi”. En mer allmän definition av energi skulle då vara ”förmåga att skapa rörelse”, vilket då lätt leder in på potentiell/kinetisk energi. Potentiell energi blir då ”potential till rörelse” medan kinetisk energi är, tja, rörelse.
Jag skulle vilja hänvisa till Richard Feynmans bok ”Six Easy Pieces”. Den innehåller sex kapitel, där kapitel fyra heter Conservation of Energy med underrubrikerna: What is energy, Gravitational potential energy, Kinetic energy, Other forms of energy.
Se https://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_04.html
I inledningen av kapitlet skriver han bland annat att: ”It is important to realize that in physics today, we have no knowledge of what energy is. We do not have a picture that energy comes in little blobs of a definite amount. It is not that way. However, there are formulas for calculating some numerical quantity, and when we add it all together it gives always the same number. It is an abstract thing in that it does not telll us the mechanism or the reasons for the various formulas.”
Saxat från en annan diskussion vi har haft:
Är inte hela den här frågan om vad saker egentligen "är" för något en aning överskattad?
När allt kommer omkring är det ändå väldigt sällan som vi kan svara på den. Vi tror gärna att vi förstår vad koncept som "elektron", "kraft", "massa" eller "laddning" är, trots att de flesta nog skulle stå lika handfallna inför att förklara vad de begreppen egentligen "är" för något, som inför att förklara vad "energi" "är" eller vad en "vågfunktion" "är" i kvantmakaniken. För att parafrasera von Neumann så är det lätt att förväxla tillvänjning med verklig förståelse!
I grund och botten är allt detta bara teoretiska entiteter som vi hittat på för att modellera vår omvärld, varken mer eller mindre, och det är nog för mycket begärt att man fullt ut ska kunna definiera de här begreppen på ett tillfredställande sätt. Det är inte som i matematiken där alla definitioner mer eller mindre kan härledas tillbaka till mängdteorin med ZFC-axiomen. Huvudsaken är i stället den här begreppsapparaten fungerar och rent praktiskt hjälper oss att göra förutsägelser för hur universum fungerar.
Med detta sagt så finns det säkert många användbara perspektiv på energibegreppet som kan vara åtminstone någorlunda matematiskt tillfredställande, särskilt om man tittar på något specifikt och lite avgränsat område av fysiken som till exempel kvantmekanik, termodynamik, eller statistisk mekanik – och jag är också väldigt intresserad av att lära mig mer om detta, så jag följer tråden med stort intresse! ^_^
