на пост Дмитрия Манина от 25.05.2008 11:05
Мне кажется, что вопросы и путаница с "отрицательной энергией" происходят из смешения двух понятий энергии: бытового и физического. В бытовом понимании если энергии много (с плюсом), то можно много чего натворить. Если нет - ноль - то ничего натворить и нельзя, "лежи себе на солнышке, грейся". А вот если энергия отрицательная, это вообще какой-то нонсенс. Вот этот нонсенс переносится и в физику.
Собственно, если рассмотреть историю физического понятия "энергия", то оно, конечно, возникает из бытового, и, естественно, тянет за собой всю эту бытовую "энергетическую оболочку". А когда мы учим физику, мы более-менее повторяем историю развития физики, тоже вытаскиваем энергию из бытового понятия и, насколько можем, отделяем от бытовых наслоений. Но отделяем, даже при беглом рассмотрении, совсем даже плохо. Так что, "парадокс отрицательной энергии" - это нормально. Но не сложно, если смотреть с позиций современной (уже развитой) физики.
Собственно, его можно решить в двух строчках. Как вы, наверняка, знаете, энергия - это не есть величина непосредственно измеряемая (в отличие от работы или количества тепла, например). Ее вычисляют. Далее, вы наверняка вспомните такую фразу: энергия - это интеграл движения. То есть, нечто, что получается при интегрировании уравнений движения. Еще вы вспомните из матанализа: интеграл (неопределенный) определен с точностью до постоянной. Вот и вся энергия. Прямой физический смысл имеет только разница энергий (определенный интеграл!), это как раз работа или количество тепла.
Теперь еще одно замечание. Принято делить энергию на кинетическую и потенциальную. И кинетическая, вроде как, абсолютна: она меняется от 0 и в сторону плюса, отрицательной не бывает. Это не совсем верно. Кинетическая энергия - такой же интеграл движения, и так же определена с точностью до константы. Просто у кинетической энергии есть естественная "точка отсчета": кинетическая энергия тела с нулевой скоростью. Совсем естественно положить нулем энергию покоящегося тела - но это не из физики, это из быта! хотя в физике это упрощает формулы. Но "особенность" тут есть: (кинетической) энергии меньше, чем у покоящегося тела не бывает. Вот она и становится "абсолютной".
С потенциальной энергией хуже: "естественного нуля" нет. Назначай, что хочешь. Общепринято - это упрощает формулы (но не имеет большего физического смысла!) - считать нулем потенциальную энергию тела на бесконечности. Тогда вблизи тела эта энергия становится отрицательной. Что означает лишь, что энергия на бесконечности больше, чем вблизи, при перемещении можно совершить работу или получить тепло! В школьных задачах про параболу за ноль чаще принимают энергию тела на поверхности - как видите, есть исключения, здесь энергия положительна (а отрицательна только в преисподней ))
В квантовой физике эта относительность энергии используется в процедуре перенормировки. Как вы понимаете, спорить о том, в результате будет плюс или минус бессмысленно, раз уж мы бесконечность отбросили. Не нравится знак - отбросьте бесконечность плюс (или минус) "немного".
В общем, увы, из отрицательной гравитационной энергии большой философии не состряпаешь, все эти "рождения частиц" из научной фантастики.
предыдущая
e-mail: 
