能量守恒

定义

在孤立系统中——既不与外界交换物质，也不交换能量——总能量保持恒定。

它既不被创造，也不被消灭。它只是转化、转移、以另一种方式分布。

变的是形式，不是数量

每一行的总量都不变。理想摆在势能与动能之间无限往复；真实的摆终会停下，并非能量消失，而是它以热的形式散入空气与轴承。

「孤立」二字承担了全部工作

对开放系统而言能量会变化——只要把交换计入，收支依然精确：

$\Delta E = W + Q$ΔE=W+Q

系统的能量变化等于所接受的功加上所接受的热。这就是热力学第一定律：为非孤立系统所表述的守恒。

把边界扩大到把外界一并囊括，便回到孤立的情形。守恒从不失效；它只要求你申明所计入的是什么。

质量与能量

关系式 $E = mc^2$E=mc2 并不与守恒相抵触：它扩展了守恒的适用范围。质量是能量的一种形式，守恒的是包含质量在内的总能量。

在核反应中，反应物的一部分质量以辐射能与动能的形式重新出现。没有任何东西失去：一旦把质量算作能量，收支即告平衡。

这条定律从何而来

能量守恒并非先被观察到、而后被提升为规则的事实。诺特定理表明：物理定律的每一种连续对称性，都对应一个守恒量。

此处所涉的对称性是时间平移不变性：其他条件相同时，今天做的实验与明天做的实验给出同样的结果。能量守恒正是由这一不变性推出的。

小结

孤立系统的能量改变形式而不改变数量，因为物理定律不依赖于日期。