Приглашаем посетить сайт
ЭНЕРГИЯ
ЭНЕРГИЯ (от греч. ἐνέργεια - деятельность) - одно из фундаментальных понятий совр. физики, обычно определяемое как способность материальных систем совершать работу при изменении своего состояния и непосредственно связываемое с законом сохранения Э. (см. Сохранения принципы). Понимание работы как изменения формы движения, рассматриваемого с его количеств. стороны (см. Ф. Энгельс, Диалектика природы, 1969, с. 78), позволяет трактовать Э. как единую общую меру качественно различных форм движения материи, сохраняющуюся при их взаимопревращениях, т.е. при переходах от одного вида Э. к другому.
Исторически представления об Э. и ее сохранении сформировались в механике. Одним из источников этих представлений послужило основанное на обобщении опыта положение о невозможности создания вечного двигателя, а другим - спор об истинной мере механич. движения, возникший в конце 17 в. между сторонниками Декарта и Лейбница. Декарт считал мерой механич. движения количество движения mv, а Лейбниц, опираясь на Гюйгенса, - величину mv2, к-рую он назвал "живая сила" (vis viva). Термин "Э." впервые употребил в 1807 англ. ученый Т. Юнг, понимавший под Э. "произведение массы или веса тела на квадрат числа, выражающего скорость" ("Lectures on natural philosophy and the mechanical arts", v. 1, L., 1807, p. 78).
Первые шаги в распространении понятия Э. (еще в старой терминологии) за пределы механики были сделаны Румфордом (1798) и С. Карно (1824), к-рые установили взаимопревращение теплоты и механич. работы. Успехи физики нач. 19 в., обнаружившие взаимосвязь и взаимопревращение различных "сил" природы - тепловой, химической, электрической, магнитной и механической, создали предпосылки для формулирования и разработки закона сохранения и превращения Э. (Р. Майер, Дж. Джоуль и Г. Гельмгольц). При этом использовалась старая терминология и речь шла о сохранении "силы". Гельмгольц впервые ввел понятие потенциальной Э. (с помощью термина "сила напряжения") и дал выражения для Э. гравитационных, статических, электрических и магнитных явлений.
Во 2-й пол. 19 в. закон сохранения и превращения Э. занял прочное положение в физике. Тогда же начала употребляться и совр. терминология. У. Томсон (Кельвин) дал в 1853 определение Э., часто цитируемое и поныне. Согласно этому определению, под Э. материальной системы в определ. состоянии понимается измеренная в механич. единицах работы сумма всех действий, к-рые производятся вне системы, когда она переходит из этого состояния любым способом в произвольно выбранное нулевое состояние. Дальнейшее развитие понятия Э. заключалось в уточнении представлений о потенциальной Э. и разработке учения о локализации и движении Э. (см. Д. Д. Гуло, Из истории учения о движении энергии, в сб.: История и методология естеств. наук, вып. 2, [М.], 1963, с. 135). К концу 19 в. подавляющее большинство ученых рассматривало Э. как атрибут материальных объектов. Однако нек-рые физики считали Э. особого рода невещественной (но материальной) субстанцией, для к-рой вещество и поле выступали в качестве резервуара. Крайнее выражение эта т. зр. получила в энергетизме.
Типология видов Э. строится либо по типу материальных объектов - носителей Э. (механическая, тепловая, химическая), либо по типу их взаимодействий (электромагнитная, гравитационная Э.). Механич. Э. подразделяется на кинетическую (зависящую только от скоростей движущихся тел) и потенциальную (зависящую только от положений тел), но это разделение не всегда может быть проведено. В термодинамике применяется разделение Э. с т. зр. возможности ее непосредств. превращения в механич. работу, на свободную и связанную. Др. способ разделения основывается на различении внешней и внутр. Э., причем под внешней Э. понимается механич. Э., а под внутренней - весь остаток полной Э.
В совр. физике понятие Э. продолжает оставаться одним из центральных. Спец. теория относительности установила закон взаимосвязи массы и Э. (E=mc2), толкование к-рого породило много филос. споров о характере этой взаимосвязи (см. А. Поликаров, Относительность и кванты, пер. с болг., М., 1966, с. 192-243; Н. Ф. Овчинников, Понятия массы и Э. в их историч. развитии и филос. значении, М., 1957). Единодушия в этом вопросе пока не достигнуто. В общей относительности теории до сих пор не разрешены трудности, связанные с реализацией требований закона сохранения Э. Квантовая теория рассматривает понятие Э. как элементарное, наряду с понятиями импульса, координаты и момента времени. Оператор Гамильтона, символизирующий полную Э. квантово-механич. системы, является главным матем. средством теоретич. схемы квантовой механики. В релятивистской квантовой теории элементарных частиц основополагающая роль понятия Э. сохраняется, однако там возникают трудности филос. порядка в интерпретации несохранения Э., имеющего место при виртуальных процессах в рамках соотношения неопределенностей (см. Микрочастицы).
Лит.: Мейерсон Э., Тождественность и действительность, [пер. с франц.], СПБ, 1912, с. 196-225; Содди Ф., Материя и Э., пер. с англ., М., 1913; Πланк М., Принципы сохранения Э., пер. с нем., М.-Л., 1938; Кравец Т. П., Эволюция учения об Э. (1897-1947), "Успехи физич. наук", 1948, т. 36, вып. 3; Кузнецов Б. Г., Принципы классич. физики, М., 1958, с. 79-140; Овчинников Η. Φ., Принципы сохранения, М., 1966; Гельфер Я., Законы сохранения, М., 1967, с. 16-47, 75-152, 157-73; Theobald D. W., The concept of energy, L., [1966].