在什么样的情况下,物质场的能量可以单独守恒？

 

            在上篇博文中我已说明, 仅就物质场而言,在一般情况下,其能量是不守恒

        的。现在我们来讨论物质场的能量是否可以单独守恒的问题。人们从中学开始，

        在物理课中，就知道能量守恒定律；从中学物理课至大学普通物理课，所讲的

能量守恒定律指的都是物质（场）的能量单独守恒（这里要再次指出，我在已发表的博文中曾多次强调，按照场论的精神，引力势能是属于物质场的能量[1，2，3]，它隐含在物质场拉氏函数密度之中，而本篇博文所指的引力场的能量是

自由引力场的能量，它由引力场拉氏函数密度决定。）。中学物理课和大学普通物理课都告诉我们，能量守恒定律是建立在实验事实的基础上且经过反复检验的。看来物质场的能量是可以单独守恒了。

可是在广义相对论中，无论是Lorentz 与Levi-Civita守恒定律

式（6）表明在一个体积V中的某一种形式的物质场能量，于单位时间内变化了多少，

       就有相等数量的能量经界面流出或流入这个体积；这意味着，任何一种形式的物质

       场能量都不可能在变化过程中增量或减量。

           式（6）就是中学物理课和大学普通物理课中所讲的能量守恒与转换定律，它

       指的是物质场的能量。现在我们看到，中学物理课和大学普通物理课中所讲的能

       量守恒与转换定律得以成立是有条件的；这条件就是式（4）或 式（5）。

条件式（4）或 式（5）是否能满足呢？事实告诉我们，是能满足的；否则，中学物理课和大学普通物理课中的能量守恒定律就不存在了。条件式（4）或 式（5）为什么能满足呢？这是由于中学物理课和大学普通物理课中所涉及到的一些物理现象大都发生在地球表面附近或太阳系内，这些位置的引力场的能动张量在时空中的变化是可小到忽略不计的。如果研究星系核中发生的物理现象，则引力场的能动张量在时空中的变化就不可能小到忽略不计，那么，物质场的

能量便不可能守恒了。

            最后有必要谈一下永动机问题。一直有人梦想制造永动机，过去常用物质

       场的能量守恒定律来说明永动机是造不成的，看来这一说明理由不够充分。很可

       能一些梦想制造永动机的人会以“在一般情况下, 物质场的能量是不守恒的”为

       理由作为制造永动机的理论根据。能量不守恒就意味着能量可以从无创生，把这

创生的能量作为能源，不就可以制造永动机吗？这错在那里呢？错在没有考虑到人类生存的环境和条件，人类生存在地球表面，式（4）或 式（5）所示的条件是满足的，中学物理课和大学普通物理课中的能量守恒定律能够成立，永动机就造不成了。式（4）或 式（5）所示的条件不满足之处，如星系核中或坍缩

星体的内部，人类又无法到达和在那里生存，你如何去制造永动机呢？？

 

参考文献

[1] Chen F. P. 2008, “Field equations and conservation laws derived from the generalized Einstein’s Lagrangian density for a gravitational system and their implications to cosmology.” Int.J.Theor.Phys.47,421.

[2] Chen F. P. 2008, “A Further Generalized Lagrangian Density and Its Special Cases.” Int.J.Theor.Phys.47，2722.

[3] 陈方培.2008, “引力体系的拉氏量与能动张量密度守恒定律及场方程(引力体系协变的能动张量密度及其守恒定律与某些应用I)”.中国科技论文在线 200802-56.

 

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