Подобный анализ можно выполнить применительно ко всем известным формам энергии и всегда мы будем сталкиваться со связью энергия-деформация. Единственное исключение, как было отмечено ранее, это потенциальная и кинетическая энергия. Поэтому можно предложить следующее определение понятия энергии: энергия есть количественная мера хаотически-деформированного состояния материи, описывающая данное состояние интегральным образом. Формула энергии выглядит как
(1.1.1)
Здесь деформированное состояние материи тражается дифференциалом dx, а интегральный способ описания — интегралом. При этом интеграл является определенным от 0 до х. Причина появления в определении понятия «хаотический» будет объяснена позднее, когда мы перейдем к проблеме информации. Кстати, подобное определение энергии позволяет дать аналогичное определение термину силы: сила есть количественная мера хаотически-деформированного состояния материи, описывающая данное состояние дифференциальным образом.
Разница между силой и энергией, таким образом, состоит лишь в способе описания: интегральный способ для одного, дифференциальный для другого. Такое различие между двумя основополагающими понятиями физики заметным образом сказывается на способе решения физических задач: начинать надо всегда с энергетического описания феномена и затем переходить к силовому описанию. Энергетический способ описания проще и понятнее, но он менее информативен. Так происходит потому, что в природе энергии уже заложен интеграл. Поэтому энергетическое описание феномена осуществляется с помощью алгебраических уравнений, а не дифференциальных. А решение алгебраических уравнений всегда проще. Но за простоту приходится платить тем, что часть информации ускользает от нашего внимания. Например, энергетическое описание движения камня, брошенного под углом к горизонту, позволяет найти отдельные точки траектории (максимальную высоту подъема и дальность броска), но ничего не говорит о форме самой траектории. Силовое описание феномена требует использования дифференциальных уравнений, решение которых заведомо труднее. Однако, оно позволяет поймать такие детали, которые ускользают при энергетическом описании.
Следует особо подчеркнуть тот факт, что энергия является всего лишь характеристикой, формой описания. Иными словами, энергии как реальности не существует. Существуют лишь различные формы деформации материи, переходящие друг в друга, а мы пытаемся описать эти переходы с помощью понятия энергии. Поэтому в принципе не может существовать эффекта преобразования энергии в массу, к чему так привыкли физики и о чем они постоянно говорят. Причины такого положения вещей будут объяснены в других разделах.
1.3. Ошибочность понятий потенциальной
и кинетической энергий
Формула потенциальной энергии записывается как произведение массы предмета m на ускорение свободного падения g = 9.81 м/сек; и высоту подъема предмета над основанием h (EР= mgh), в то время как кинетическая энергия — это половина произведения массы предмета на квадрат его скорости (EК=mv;/2). Потенциальная энергия играет роль своеобразного аккумулятора, в который можно слить любую энергию, а затем при необходимости получить ее обратно. Традиционно считается, что когда мы поднимаем некоторый груз, мы тратим свою энергию, производя работу над данным грузом, и выполняемая работа преобразуется в его потенциальную энергию. Чем больше высота подъема h, тем больше величина выполненной работы, тем больше потенциальная энергия. А когда поднятое тело начинает падать, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую и выделяется в момент удара падающего груза о препятствие. Кинетическая энергия считается связанной с движением и рассматривается как своеобразная энергетическая характеристика движения.
Но смотрите, какая неувязка получается при таком объяснении. Пусть у нас на столе лежит некий груз и мы отсчитываем высоту подъема h от уровня поверхности стола. В этом случае h = 0 и потенциальная энергия данного груза также равна нулю. Однако, мы можем отсчитывать высоту h от уровня пола и тогда потенциальная энергия будет другой. А если мы начнем отсчитывать высоту h от уровня земли в данной местности или от уровня моря, появятся новые значения потенциальной энергии. Вообще говоря, мы можем выбрать совершенно произвольный уровень отсчета высоты h и тогда значение потенциальной энергии также становится произвольным. Иначе говоря, потенциальная энергия теряет статус реальности.