sciencetalk

Waarschijnlijk heeft iedereen zich wel eens bezig gehouden met de vraag: wat is tijd? Daar zijn in ieder geval genoeg boeken en beschouwingen over te vinden. Maar de vraag 'wat is energie?' kom ik nergens tegen. Ja, in de spirituele hoek, maar dat zijn niet de beschouwingen waar ik naar op zoek ben.

Kan iemand verwijzingen naar literatuur of websites doorgeven waar naar antwoorden op deze vraag wordt gezocht? Of nog beter, zelf een goed antwoord geven ?

Het moge duidelijk zijn dat ik niet op zoek ben naar definities zoals 'het vermogen om arbeid te verrichten' of beschrijvingen van de verschillende verschijningsvormen van energie, zoals thermische energie, kinetische energie, etc. En ook niet naar SI eenheden zoals Joule.

Het verbaasd me dat de vraag wat energie is geen groots onderwerp van onderzoek lijkt. Energie wordt immers wel gezien als de basis van alles. De oerknal begon als energie, materie is energie, wet van behoud van energie. Wat is de energiebron waaruit de oerknal is ontstaan? Wat is de bron die het vermogen levert om arbeid te verrichten? Waaruit komen alle ons bekende verschijningsvormen van energie voort?

Wikipedia beschrijft energie als een mogelijkheid om een verandering te bewerkstelligen. Energie wordt natuurkundig gezien gedefinieerd aan de hand van het begrip arbeid, dus daar zul je hoe dan ook genoegen mee moeten nemen.

Als we genoegen nemen met datgene wat bekend is, komen we natuurlijk nooit verder. Natuurlijk heb ik ook de beschrijvingen op internet, waaronder wikipedia gelezen. Maar de vraag die die beschrijvingen bij mij oproept is: wat veroorzaakt die mogelijkheid om verandering te bewerkstelligen?

Energie is een handige rekengrootheid voor het beschrijven van sommige veranderingen tussen twee tijdstippen, zonder dat je alle tussenstappen van het proces moet doorrekenen.

Er meer achter zoeken lijkt me niet nuttig, in natuurkundig opzicht. Misschien denk je dat energie in objecten te lokaliseren is. Dat zou onjuist zijn. Bijvoorbeeld zwaarteenergie zit niet in de appel die door de aarde aangetrokken wordt, maar in de wisselwerking tussen aarde en appel. Ook kinetische energie zit niet in de objecten, want die energiewaarde hangt sterk af van de waarnemer. Hij is bijvoorbeeld nul als de waarnemer (het inertiaalstelsel) meebeweegt met het object.

Waaruit komen alle ons bekende verschijningsvormen van energie voort?

Moeilijk om zo even een antwoord op te verzinnen. Enkele aspecten:

• Je hebt verschillende natuurkrachten (dus verschillende soorten energie).
• Veel verschijnselen worden op microscopische schaal beschreven (quantummechanica).
• Andere op macroscopische schaal (statistische fysica; velden).
• Alle waarnemingen hebben met energie te maken: zonder energie uitwisseling valt er niets waar te nemen.

jkien schreef: ↑za 14 sep 2013, 14:04
Energie is een handige rekengrootheid voor het beschrijven van sommige veranderingen tussen twee tijdstippen, zonder dat je alle tussenstappen van het proces moet doorrekenen.

Ik begrijp dat de vormen van energie die wij waarnemen betrekking hebben op conditieverschillen en veranderingen. Maar om het begrip energie af te doen als niet meer dan een handige rekengrootheid, lijkt me wat te simpel.

jkien schreef: ↑za 14 sep 2013, 14:04
Ook kinetische energie zit niet in de objecten, want die energiewaarde hangt sterk af van de waarnemer. Hij is bijvoorbeeld nul als de waarnemer (het inertiaalstelsel) meebeweegt met het object.

De energetische status van een object hangt dus af van de energetische status van de observant? Newton, Mach en Einstein hebben zich op dit onderwerp gestort. Alle drie kwamen ze tot een andere visie. De grote onderliggende vraag is wat het referentiestelsel is. Dat is in ieder geval niet een meebewegende observant.

Ik probeer een andere benadering. Wat was de energetische vorm 'in den beginne'? Oftewel voor de big bang. Volgens mij bestaat er brede consensus dat de big bang voortkwam uit energie die zich in een dimensie- en tijdloze ruimte bevond. Wat voor energie zou dat kunnen zijn geweest?

En stel dat het heelal eeuwig blijft uitdijen, een niet onwaarschijnlijke mogelijkheid. Uiteindelijk komt dan ieder object, iedere massa, ieder deeltje, buiten de waarnemingshorizon van ieder ander deeltje. Welke vorm zou alle energie dan hebben?

Anton_v_U schreef: ↑zo 15 sep 2013, 02:06
Moeilijk om zo even een antwoord op te verzinnen.

Inderdaad moeilijk en misschien onmogelijk. Volgens mij is die constatering tot nu toe de beste bijdrage aan dit topic geweest

Ik bekijk energie het liefst zo: We nemen aan dat de natuurwetten niet veranderen in de tijd. Dit wil bvb zeggen dat over een miljard jaar de elektronen in het waterstof atoom nog steeds dezelfde energie niveaus hebben omdat de mechanica (QFT) en de elektromagnetische interactie niet veranderd is. Nu de behouden grootheid (noether's theorem) die hiermee overeenstemt is energie.

Wat was de energetische vorm 'in den beginne'? Oftewel voor de big bang. Volgens mij bestaat er brede consensus dat de big bang voortkwam uit energie die zich in een dimensie- en tijdloze ruimte bevond. Wat voor energie zou dat kunnen zijn geweest?

Die consensus, als die al zou bestaan, is betekenisloos. De oerknaltheorie tracht zo ongeveer alles in het heelal te verklaren, behalve de oerknal zelf. Wat er knalde, waarom het knalde, hoe het knalde, niemand weet het en iedereen heeft er fantasieën over.

Niet dat je daar concreet wat aan hebt, maar mogelijk kan je het zo omschrijven: Energie is een abstractie die verschillen tussen zijnstoestanden van materie vertegenwoordigt.

Als je het universum ziet als een stel vergelijkingen die zich ontrafelt, dan is massa-energie de invariant van die vergelijkingen in de tijd.

M.a.w. gegeven een stel vergelijkingen die een universum beschrijft, de invarianten die je daarin vindt doorheen de tijd zijn energie.

Voor meer info, zeker eens Noether's stelling bekijken: http://nl.wikipedia.org/wiki/Stelling_van_Noether