|
||||||
|
|||||||
Zamislim si padec asteroida na Zemljo. Namišljen asteroid naj v začetku lebdi
nekje daleč v vesolju in se počasi približuje Zemlji. Ko se asteroid Zemlji
dovolj približa, ga gravitacijsko polje Zemlje pritegne in asteroid pade na
Zemljo.
Opazovani asteroid naj bo trden in odporen na visoke temperature. Ob padcu
na Zemljo se zaradi trenja z zrakom sicer zelo segreje, vendar naj zaradi odpornosti
ne zgori. Ohrani naj svojo maso in obliko.
Toplota, ki nastane ob padcu asteroida v ozračje, je posledica gravitacijske
sile, ki deluje na asteroid.
Potencialna energija asteroida se spremeni v kinetično energijo, povezano s
hitrostjo asteroida. Ko asteroid zaide v ozračje, se zaradi trenja z zrakom
kinetična energija spremeni v toploto. Pojav opazimo v obliki utrinka na nebu
ob jasnih nočeh.
Po padcu asteroida je nastala toplota po količini energije enaka zmanjšanju
potencialne energije. Skupna energija ob padcu asteroida ostane enaka.
Pri potencialni energiji merimo le spremembe.
Po padcu asteroida ugotavljam dvoje:
· vesolje je bogatejše za nekaj toplote in
· siromašnejše za nekaj potencialne energije.
Obogatitev vesolja s toplotno energijo je merljiva. Ne znam pa si predstavljati,
kaj pomeni osiromašenje vesolja potencialne energije.
Ne vem, s kakšno potencialno energijo je vesolje razpolagalo na začetku in
koliko potencialne enenrgije je ostalo po padcu asteroida. Poznam le razliko,
to je za koliko se je spremenila potencialna energija asteroida ob padcu na
Zemljo.
Pojem potencialne energije praviloma uporabljamo tako, da si izberem neko izhodiščno
nično potencialno energijo, kjer naj bi bila za izbran primer potencialna energija
enaka nič.
Potencialne energije ne občutimo kot trajne vrednote.
Zastavlja se torej vprašanje, kaj je vesolje žrtvovalo za nastanek toplote pri opisanem padcu asteroida.
Energijo zaznavamo posredno
Za nastanek toplotne energije v opisanem poskusu vesolje mogoče res ni žrtvovalo
nič trajnega. Mogoče je toplota ob padcu asteroida res nastala kar tako, iz
nič.
Bolj verjetno pa je, da je vesolje za nastanek opisane toplote žrtvovalo nekaj,
kar v vesolju sicer trajno obstaja, vendar ni neposredno zaznavno v naših projekcijah
- projekcijah, ki nam, kot je opisano v prejšnjem poglavju, omejujejo in popačijo
pogled na izvorno vesolje. Vesolje je lahko žrtvovalo nekaj latentnega, nam
prikritega.
Kinetična energija
Lažje kot potencialno energijo si na primer predstavljam kinetično energijo.
Kadar nek masni delec drvi po prostoru in naleti na oviro, se tak delec ni pripravljen
kar takoj ustaviti. S silo želi obdržati svojo hitrost. Če mu to želimo preprečiti,
tak delec s silo na poti, ko se ustavlja, lahko opravlja delo.
Podobno deluje vzmet v uri. Ko je navita, se s silo želi odviti. Sila, s katero
vzmet deluje na okolico, lahko opravlja delo.
Jasno lahko ocenimo koliko dela lahko opravi hitri delec ali navita vzmet. Ko
se delec ustavi ali ko se vzmet odvije, ne more več opravljati dela.
Potencialna energija
Vprašam se, koliko dela pa lahko opravi potencialna energija ?
Pod pojmom potencialne energije običajno razumemo delo, ki ga nek masni delec
opravi, ko se spusti v nižjo točko. Ko je na sliki 2.1 opisan asteroid na določeni
višini, lahko do površja Zemlje na osnovi gravitacijske sile opravi neko delo.
Opravi lahko toliko dela, kolikor potencialne energije zmore.
Asteroid ni nujno, da pade na Zemljo. Lahko pade na Luno, na Sonce ali v Črno
luknjo, kot kaže slika 2.2.
V vsakem od navedenih primerov bo kamen na poti lahko opravil različno količino
dela, ker je gravitacija nebesnih teles različna. S tem pa je tudi globina padca
tega kamna različna.
Če geometrijsko - energijske možnosti, izražene v energijski merski enoti 'Joul'
pojmujemo kot potencialna energija nekega kamna, potem je potencialna energija
tega, daleč v vesolju tavajočega kamna odvisna tudi od smeri leta in odvisna
od tega, kam bo ta kamen padel.
Potencialna energija je napoved nekega hipotetičnega dogajanja.
Potencialna energija je torej ocena in napoved nekega hipotetičnega bodočega
dogajanja, na primer za koliko se kinetična energija asteroida ob določenih
okoliščinah lahko še lahko poveča, kot to kaže slika 2.3.
Potencialna energija torej ni neka stvarna energijska danost vesolja, je le
potencialna možnost za neke spremembe energijskih danosti.
Vezalna energija
Kaj se bo dogajalo s kamnom v nekih okoliščinah je torej zgolj napoved. Tisto,
kar pa se je v energijskem smislu kamnu stvarno dogodilo, pa je njegov padec
do določene globine, prikazano na sliki 2.3.
Asteroid je bil v izhodišču svoboden nevezan na kakršno koli gravitacijsko
polje, tavajoč po praznem prostoru. S svojim padcem do določene globine pa postane
ujetnik Sončeve gravitacije.
Ujetništvo asteroida
Ujetništvo asteroida pa je stvarno. Če bo asteroid hotel pobegniti sončevi
gravitaciji, mora dobiti vrnjeno potencialno energijo, ki se je spremenila v
kinetično energijo.
V kolikor asteroid ne bo padel na Sonce, ampak ga le obkrožil, bo pri oddaljevanju
kamna po obkroženju Sonca prišlo, da obratnega procesa. Kinetična energija se
bo spremenila nazaj v potencialno in osvobodila kamen ujetništva.
Vezalna energija
Potencialna energija je neka hipotetična napoved, sloneča na predpostavkah.
Pojem, ki je enoumno razumljiv in ne potrebuje predpostavk pa je pojem vezalne
energije.
Vezalna energija je pojem, ki določa, koliko energije je potrebno posredovati nekemu delcu, da ga osvobodimo vseh gravitacijskih ali drugih polj.
Vezalna energija pove, koliko energije potrebuje snovni delec,
da lahko nadaljuje svojo svobodno pot po prostranstvih vesolja.
Vezalna energija je bolj opredeljiv pojem kot potencialna energija,
zato namesto pojma 'potencialna energija' v nadaljevanju uporabim pojem vezalne
energije, ki mi omogoča lažje in boj jasno izražanje.
Ob padcu asteroida se 'ustvarita' toplota in vezalna energija.
Zamenjava pojma potencialne energije z vezalno energijo mi omogoči jasnejši
pogled na primer, opisan in na sliki 2.1, ki prikazuje padec asteroida na Zemljo.
Ob padcu asteroida na Zemljo se pojavi energija v obliki toplote. Vzporedno
s toploto se pojavi tudi vezalna energija.
V izhodišču je bil asteroid svoboden, neobremenjen z vezalno energijo. Po padcu
na Zemljo se asteroid segreje, obenem pa postane obremenjen z vezalno energijo.
Ob padcu asteroida lahko govorim o 'iz nič' v paru nastali toplotni in vezalni energiji.
Pojavne oblike energij
Slovar Slovenskega knjižnega jezika pravi, da je energija sposobnost telesa,
da opravi delo. To vsekakor velja za kinetično energijo in na primer za potencialno
energijo.
Ob padcu asteroida na Zemljo pa opažam tudi vezalno energijo, ki je tudi opazna
danost vesolja, s svojimi specifičnimi lastnostmi.
Sposobnost opravljati delo je ena od oblik energije.
Na sliki 2.4 je prikazan primer treh krogel z različnimi lastnostmi, izhajajočih
iz energijskega stanja.
Kroglo A sila teže sili iz vrha grbine v gibanje po klancu navzdol.
Krogla na ravnini je nevtralna.
Krogla B leži na ravnini. Krogla B nima potencialne energije. Na kroglo B zato
ne deluje nobena sila, ki bi jo vzpodbuja k kotaljenju.
Nobena sila krogle B tudi ne ovira pri kotaljenju. Če na kroglo B deluje neka
zunanja sila, krogla začne slediti zunanji sili.
Krogla B torej na osnovi zunanjih sil lahko svobodno spreminja lokacijo na
ravnini. Če se slučajno približa robi kotanje, se ji ponudi možnost potencialne
energije in možnost zdrsa v kotanjo.
Morebitna potencialna energija krogle je v točki B predstavljiva.
Potencialna energija ji bo mogoče (ali tudi ne) ponujena, če se krogla slučajno
pojavi na robu kotanje. Če se krogla B ne pojavi na robu kotanje, je iz kotanje
izhajajoča potencialna energija za kroglo B brez pomena in nična
Krogla C v kotanji je energijsko siromašna.
Krogla C na sliki 2.4 se nahaja v energijski kotanji. V danem
položaju ima najmanjšo možno energijo, ki izhaja iz gravitacije.
Krogla C nima nobene potencialne energije, ima pa vezalno energijo.
Vezalna energija kroglo C ovira pri spremembi lokacije. Skuša
jo obdržati na dnu kotanje, kadar kroglo z zunanjo silo skušamo premakniti.
Krogla kotanjo lahko zapusti le tako, da od nekje dobi manjkajočo
energijo, ki krogli omogoči dvig iz kotanje nazaj na ravnino. Krogla C je ujetnik
energijske kotanje.
Krogla C se brez obogatitve z neko zunanjo energijo ne more niti
svobodno gibati, kaj šele, da bi imela sposobnost opravljanja kakršnega koli
dela.
Krogle A, B in C se energijsko razlikujejo.
Energijska stanja kroglam A, B in C povzročajo različnost obnašanja:
· Krogla A je energijsko obogatena. Težnja narave k zmanjševanju energije kroglo
sili v gibanje po strmini. Krogla A je na poti v fizikalnem smislu sposobna
opravljati delo.
· Krogla B je energijsko nevtralna. Ne vsebuje niti potencialne energije, niti
vezalne energije. Energijska nevtralnost ji omogoča svobodo. Nobena sila jo
niti ne sili v gibanje, niti je ne ovira pri gibanju.
· Krogla C je energijsko siromašna. Njena energijska zadolženost, njena vezalna
energija jo veže na dno kotanje. Krogla C se upira spremembi lokacije. Ostati
hoče na dnu kotanje.
Za celovito razumevanje energijskega dogajanja moram pojem energije razširiti,
saj ugotovitev, da je energija sposobna opraviti delo, ne zadošča za opis vseh
lastnosti energije.
Na osnovi opisanega primera lahko zaključimo dvoje:
· energija je v nekaterih primerih sposobna opravljati delo,
· v drugih primerih, na primer vezalna energija, je energija vezivo.
Energija in vezalna energija sta si po fizikalnih lastnostih
podobni, med seboj sodelujeta in skupno ustvarjata sliko energijskega stanja
vesolja.
Padec elektrona v atomsko lupino
Še en primer energijskega dogajanja, ki vsebuje tako razmišljanje o energiji,
kot o vezalni energiji, ilustrira tudi primer ujetega elektrona v atomski lupini,
kot prikazuje slika 2.5.
Kadar se elektron ujame v atomsko lupino, se dogodi dvoje:
· atom odda foton, ki odpotuje po vesolju
· pojavi pa se vezalna energija, ki poveže elektron na atomsko jedro.
Ob padcu elektrona v krožnico atoma nastane foton,
Akcija in reakcija, vzpon in padec, poskus in napaka, nato pa sprememba - to je ritem našega življenja. Iz prevelikega samozaupanja strah, iz strahu bolj jasen pogled na nov up. Iz upa napredek. Bruce Barton
nastane pa tudi enaka količina bolj ali manj prikrite vezalne
energije.
Elektron ne more zapustiti atoma, dokler ga na atomsko jedro veže vezalna energija
- dokler se nahaja v energijski kotanji.
Elektron lahko zapusti atom na primer tako, da od nekje dobi manjkajočo energijo,
na primer tako, da se foton vrne, zadene v elektron in ga izbije iz krožnice
atoma.
Tako kot se ob vpadu elektrona v atomsko lupino v paru ustvarita foton in vezalna energija (energija in energijski dolg) oziroma (energijska grbina in energijska kotanja ), tako se ob zbitju elektrona iz atomske lupine vrnjeni foton in vezalna energija medsebojno izničita.
Energijska polja in valovanja
Na sliki 2.6 je prikazan pozitivni električni naboj Q1, ki se v izhodišču nahaja
na lokaciji "a". Drug pozitivni električni naboj Q2, se nahaja na
lokaciji "c".
Naboj Q1 ustvarja v točki c električno polje E=Q1/(4??r2). Naboja se zato med
seboj odbijata s silo F=E.Q2.
V nadaljevanju naboj Q1 potisnem iz lokacije "a" na lokacijo "b".
Naboj Q2 tačas miruje v točki c. Ker med nabojema deluje odbojna sila, moram
pri potiskanju naboja Q1 premagovati neko silo na neki poti. V fizikalnem smislu
torej opravljam delo. Nabojema s potiskanjem naboja Q1 proti naboju Q2 dodajam
energijo.
Nabojema se s premikom Q1 poveča njuna skupna elektrostatična energija v vrednosti
opravljenega dela.
V drugem delu poskusa naboju Q2 omogočim premik iz točke "c" v točko
"d". Ker na naboj Q2 deluje odbojna sila v smeri gibanja, naboj Q2
na poti lahko opravlja delo. Naboj Q2 v času gibanja vrača prejeto energijo.
Ob premiku iz točke "c" v točko "d" naboj Q2 vrne toliko
energije, kolikor sem jo pred tem vložil v premikanje naboja Q1 iz točke "a"
v točko "b".
Po premikih obeh nabojev se vzpostavi začetno energijsko stanje.
Naboja sta na enakih razdaljah, kot sta bila v začetku. Na naboja deluje enaka
sila kot v začetku. Naboja vsebujeta enako energije, kot na začetku.
Energija in energijsko polje
Energijo, ki sem jo v prvem delu poskusa (s premikanjem naboja Q1) vložil v
naboj Q1, je vrnil naboj Q2. Energija je prešla iz naboja Q1 na naboj Q2. Pri
tem sta bila naboja ves čas narazen, med njima je bil ves čas prazen prostor.
Ker je energija prešla iz enega naboja na drug naboj, pomeni da prostor okrog
nabojev energijsko ni nevtralen. Prehod energije iz enega naboja na drugega
si lahko predstavljam le tako, da prostor med nabojema vsebuje neko energijo
v obliki energijskega polja.
Energija preplavlja prostor.
Elektrostatični naboj omogoča ujetost elektrostatične energije okrog naboja.
Ujeta energija se ne nahaja le v točki naboja, nahaja se tudi v prostoru v okolici
naboja v obliki energijskega polja.
Dokler je nek naboj sam v prostoru, te energije ne more niti oddati niti sprejeti,
zato v takem primeru energije v prostoru ne opazim.
Kadar se v bližini enega naboja pojavi drug naboj, oba naboja oblikujeta skupno
energijsko polje. Energijsko polje se s približevanjem nabojev krepi, zato približevanje
opisanih električnih nabojev zahteva dodajanje energije (s silo na poti) iz
nekega zunanjega vira.
Vsak delček navidezno praznega prostora torej lahko vsebuje energijo v obliki
energijskega polja. Gostota energije se lahko spreminja tako zaradi spremembe
električnih nabojev, kot tudi zgolj zaradi premikanja opazovanih nabojev.
Energijska valovanja
Kadar tak električni naboj nihati po prostoru, oziroma še bolje, če z električnim
tokom v neko kovino ritmično začnem dovajati in odvajati električni naboj, dobim
anteno radijskih valov.
V tako v vesolje usmerjeno anteno radijskega oddajnika za kratek čas spustim
električni signal. Antena odda elektromagnetni val, kot to kaže slika 2.7.
Elektromagnetni valovi potujejo po vesolju še dolgo po tem, ko antena neha
oddajati signal.
Prostor torej ne vsebuje le elektrostatičnih oblik energijskih polj. Opažamo
tudi različne oblike energijskih nihanj. Svetloba je na primer tudi ena od oblik
elektromagnetnega energijskega valovanja.
Svetloba ali druga elektromagnetna valovanja za svoje valovanje ne rabijo medija, ne rabi neke snovne osnove, ki bi valovala (zraka, vode, ...). Svetloba preprosto pomeni energijsko valovanje praznega prostora.
Energijska razsežnost
Zrak in voda imata sposobnost valovanja. Hitrosti in način valovanja v vodi
in zraku določajo tem medijem pripadajoče snovne zakonitosti.
Tudi pri elektromagnetnem valovanju opažamo zakonitosti, ki določajo način
in obliko valovanja, čeprav v primeru elektromagnetnega valovanje ne gre za
valovanje nekega medija.
Elektro-magnetno valovanje je energijsko valovanje praznega
prostora.
Tudi valovanje praznega prostora mora temeljiti na nečem. Kaj je lahko osnova
valovanju praznega prostora?
Prazen prostor lahko valuje energijsko polje le, če vsaj ena od razsežnosti
prostora omogoča pojav in giblje elektromagnetne ali druge oblike energije v
prostoru. Prostor ima torej poleg prostorskih še neke energijske razsežnosti.
Takole razmišljam. Kocka iz snovi ima lahko dolžino širino in višino zato,
ker ima prostor tri prostorske razsežnosti: x, y in z.
Podobno neka točka praznega prostora lahko vsebuje energijo zato, ker ima prostor
primerno energijsko razsežnost.
Prostor ima več kot tri razsežnosti.
Kadar hočemo ustvariti nekaj velikega,
moramo tudi sanjati in ne le delovati; treba je verjeti in ne le načrtovati.Anatole
France
Prostor nudi omenjene tri prostorske razsežnosti (x, y, z). Tri prostorske
koordinate določajo vsako točko prostora.
Da vsaka točka prostora lahko vsebuje neko količino energije v obliki energijskega
polja, mora prostor v ta namen nuditi tudi primerno energijsko razsežnost v
tej točki.
Prostor v vsaki točki omogoča energijska polja in spremembe energijskih polj.
To pomeni, da ima prostor poleg treh prostorskih razsežnosti (in časovne razsežnosti,
kot četrte razsežnosti) še neko "peto" razsežnost".
Ta peta razsežnost prostoru omogoča in dovoljuje, da se prostor v izbrani točki
lahko naseli energijsko polje. To "peto" razsežnost imenujem energijska
razsežnost prostora.
Večrazsežni koordinatni sistem.
To sposobnost prostora lahko ponazorim v obliki koordinate v koordinatnem sistemu,
kot prikazuje slika 2.8.
Vse tri prostorske koordinate (x, y in z) prikažem na eni koordinatni osi v
obliki krajevnega vektorja "r", čas prikažem na drugi koordinatni
osi "t".
Če energijske razsežnosti prostora, ne glede na to, koliko jih je in kakšne so, združim na podoben način kot krajevne razsežnosti, dobim tretjo, to je energijsko razsežnost prostora "e".
Zakonitosti energijske razsežnosti prostora
Tako kot prostorske razsežnosti slonijo na nekih temeljnih zakonitostih
(aksiomih), ki jih opisuje geometrija, tako podobne temeljne zakonitosti lahko
opazim tudi v primeru energijskih razsežnosti.
Teh temeljnih danosti (zakonitosti, aksiomov) ni malo, niti niso preprosto razumljive,
zato so v nadaljevanju omenjene le najbolj izstopajoče med njimi.
Energijski vozli in pripadajoča energijska polja
Elektrostatični naboj, na primer negativni naboj elektrona, je v točki ojačana
elektrostatična energija.
Tudi masa elektrona predstavlja obliko energije. Einstein namreč ugotavlja,
da je masa le ena od oblik energije (E=mc2).
Oblike energij, ki so zavozlane v posamezni točki, pa niso le lastnost ene
točke.
Vsak energijski vozel, energijski naboj, energijska točka v svoji okolici ustvarja
energijsko polje, kot prikazuje slika 2.9.
Energijski vozel (energijska singularnost) je v točki koncentrirana
energija. Energijska točka ima lahko na primer obliko elektrostatičnega naboja,
snovnega delčka ali kakšne druge točkaste oblike energije.
Meritve kažejo, da gostota energijskega polja okrog energijske singularnosti
pada s kvadratom oddaljenosti od te energijske singularnosti.
Zakonitost padanja energijskega polja okrog energijske točke (energijske singularnosti)
pomeni minimalno obliko energije te energijske točke.
Narava teži k minimalni energiji:
Energija, tako energijski vozli, kot pripadajoča energijska polja, se v prostoru
v okviru danih možnosti vsakič razporedijo in namestijo tako, da je njihova
energija čim manjša.
V primeru na sliki 2.10 prikazanih nabojev Q1 in Q2 opazim, da zbliževanje
dveh isto smernih nabojev zahteva dodajanje energije, oddaljevanje pa nabojema
njuno skupno energijo zmanjšuje. Narava teži k zmanjševanju energije, s tem
pa naboja sili k razmikanju.
Energijsko polje v prostoru se s premikanjem nabojev preoblikuje. Energijskim
vozlom pripadajoča energijskega polja so gibljiva v prostoru.
Vsak delček (kvant) energijskega polja išče in se skuša umestiti na lokacijo
z najmanjšo energijo.
V primeru več energijskih vozlov v prostoru, kot prikazuje slika 2.10, se obdajajoče energijsko polje vsakič uredi v minimalno energijsko stanje. Pri tem ima to polje lahko pestre oblike.
Snovne stvari zaznavamo samo zato, ker imamo pet čutov, s katerimi lahko zaznavamo le delček izmed milijard not ogromne simfonije življenja okrog nas. Področje neznanega se širi veliko hitreje kot področje znanega, četudi so znanstveniki samo v zadnjem stoletju stokrat povečali naše znanje. John M. Templeton
Sila udejanja težnjo narave k zmanjševanju energije
Sila je mehanizem oziroma način, ki premika ali skuša premikati stvari (energijske
vozle in energijska polja) po prostoru in udejanja zmanjševanje energije.
Če v naravi ne bi delovala sila, bi bila težnja narave po minimalni energiji
le neuresničljiva iluzija.
Energijske poševnine
Energijska polja v prostoru in težnjo narave k zmanjševanju energije si lahko
zamislim kot neke energijske naklone prostora.
Nekje v prostoru si zamislim električni naboj Q, obdan z elektrostatično energijo,
kot prikazuje slika 2.11.
Na različnih oddaljenostih od naboja Q ima prostor različno energijsko gostoto.
Naklon (gradient) energijske gostote si lahko predstavljam kot energijsko poševnino,
energijsko zakrivljen prostor.
Kadar se na tem energijskem naklonu znajde drug energijski vozel (naboj q),
ga sila po energijskem naklonu poriva v smeri zmanjševanja energije.
Za vrnitev v običajni format kliknite tukaj:
www.pozitivke.net
http://www.pozitivke.net/article.php/20050531000948625
|
|
| Domov |
|
Powered By GeekLog |
