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能量不守恆定理

能量守恆定律是物理學中的一個基本定律,它表達了能量在封閉系統中的守恆性質,即在孤立系統中,能量可以從一種形式轉換成另一種形式,從一個物體傳遞到另一個物體,但在轉換和傳遞的過程中,各種形式、各個物體的能量的總和保持不變。這個定律體現了時間平移不變性,而時間平移不變性是能量守恆的基礎。

然而,在廣義相對論中,由於宇宙的時空沒有時間平移對稱性,能量守恆定律並不總是適用。廣義相對論中有一個能量動量守恆方程:∇μTμν=0,但這個守恆律和我們通常理解的能量守恆不同。在彎曲的時空中,如果時空的對稱性很低,我們並不能從這個式子構造出一個等時面上的積分守恆量。如果g00依賴於時間和空間,總能量∫d3xgg00T00並不是一個守恆量,我們也構造不出其它的守恆量。此外,宇宙的膨脹事實決定了我們的時空沒有時間平移對稱性,所以能量可以從時空的真空中產生出來,這就是早期宇宙的暴漲理論。

因此,雖然能量守恆定律在許多情況下都是適用的,但在廣義相對論和宇宙學的某些情況下,能量守恆定律並不適用。這並不意味著能量守恆定律錯誤,而是表明在特定的物理條件下,能量守恆定律需要被更準確地理解和套用。