7.6.1 Deducerea definiţiei energiei

I)    Un SM este conform celor stabilite în cap. 3 un obiect, adică o colecţie de proprietăţi distribuite pe un domeniu suport unic (un interval finit din spaţiul 3D euclidian, delimitat de SRS a SM), distribuţii invariante[1], definite (evaluate) faţă de un sistem de referinţă (SR) intern.

II)    Principiul organizării sistemice postulează că în domeniul SM abiotice, orice SM este un obiect compus (adică decompozabil), componentele obiectului fiind tot SM abiotice, dar cu alte niveluri de organizare şi cu alte domenii spaţiale suport (rezultate în urma divizării domeniului SM referinţă, prin descompunere); aceste obiecte au la rândul lor nişte SR interne, aflate în anumite relaţii cu SR intern al obiectului compus ş.a.m.d.

III)    Poziţia spaţială (cu valori cantitative în domeniul său de existenţă infinit – spaţiul) a unui SM este o proprietate calitativă, al cărei atribut existenţial este relativ (evaluat printr-o relaţie) faţă de un SR extern, şi reprezintă poziţia SR intern al SM faţă de referinţa externă. Variaţia de ordinul n a acestei poziţii (procesul de mişcare a SM) este şi ea tot o proprietate (derivată din prima), relativă faţă de acelaşi SR extern. Distribuţia spaţio-temporală a acestei proprietăţi de mişcare a SM se numeşte flux ; o stare a acestui flux la un moment[2] t este o distribuţie Euler (un câmp vectorial).

IV)    Mişcările interne ale unui SM sunt variaţiile de poziţie ale elementelor sale faţă de referinţa internă, variaţii ce se menţin în interiorul SRS a SM (fluxuri închise). Faţă de o referinţă externă, SM în ansamblu se mişcă doar dacă se mişcă referinţa sa internă. în această situaţie (existenţa unei mişcări faţă de o referinţă externă) avem două cazuri:

a)    Poziţia referinţei interne T a SM faţă de referinţa externă T este invariantă; în acest caz mişcările interne de translaţie ale elementelor SM au loc în aşa fel încât componenta comună a tuturor acestor mişcări este nulă (în intervalul de timp în care se menţine fixă poziţia referinţei interne T). Pentru a avea componentă comună nulă, mişcările interne T pot fi de două tipuri:

1)   coerente dar pe traiectorii închise (de exemplu circulare, eliptice sau oscilante), în acest caz procesele de mişcare fiind periodice. Componenta comună T a mişcărilor interne este nulă dacă intervalul de evaluare al acesteia este un multiplu, un număr întreg de perioade al oricărui proces periodic intern);

2)   stocastice (aperiodice, dar aleatoare ca direcţie şi modul ale vitezei). Şi în acest caz componenta externă T este nulă dacă evaluarea acesteia se face pentru un interval temporal suficient de lung astfel încât valoarea medie a direcţiilor PES să fie nulă în acel interval (scalarizarea PES de mişcare).

b)    Poziţia referinţei interne T este variabilă; în acest caz mişcările interne vor avea o componentă comună (coerentă) faţă de referinţa externă - mişcarea referinţei interne - ce se va adăuga (vectorial) mişcărilor preexistente interne (se va distribui uniform pe mulţimea elementelor interne ale SM).

 

 

Comentariul 7.6.1.1: Aşa cum am mai spus-o şi cu alte ocazii, conform acestei lucrări, orice proprietate a unui obiect are două componente: componenta calitativă, asociată conjunctiv cu componenta cantitativă (cantitatea de atribut conţinută de obiect). Definiţia de mai sus este o definiţie a componentei calitative a proprietăţii energie, cu alte cuvinte, dacă avem două corpuri din care unul se mişcă faţă de un SR extern comun iar celălalt este imobil, ştim că acel corp care se mişcă are energie externă (faţă de respectivul SR) iar cel imobil nu are, fără a se putea preciza (deocamdată) cantitatea acestei proprietăţi la corpul care se mişcă. Aşa cum arătam la afirmaţia III, o mişcare distribuită constituie un flux, aşadar un flux de SM este inseparabil legat de existenţa energiei distribuite pe mulţimea SM, iar energia acestora, de existenţa mişcării lor. Pe de altă parte, în definiţia 7.6.1.1. este subliniată explicit importanţa sistemului de referinţă faţă de care este evaluată (ca oricare altă proprietate) energia; faţă de o referinţă absolută, energia unui SM este formată din energiile corespondente tuturor tipurilor de mişcare ale sistemului material ce pot fi evaluate faţă de o astfel de referinţă. Acest fapt mai înseamnă că pentru orice tip distinct de mişcare a unui SM vom putea artibui (pur formal) un tip de energie, cu toate că aceste tipuri de energie sunt doar faţete ale aceleiaşi proprietăţi date de definiţia 7.6.1.1. De asemenea, dacă există o viteză comună (de ansamblu) a unui SM compus, atunci există şi o energie corespondentă acestei viteze, care se distribuie pe toate elementele SM (dacă elementele sunt identice, distribuţia va fi uniformă).

 

Am văzut că orice SM are în structura sa triada de fluxuri materiale. Dar flux material înseamnă mişcarea unor SM iar mişcarea acestora înseamnă energie. Energia necesară menţinerii fluxurilor (cererea de energie) nu poate fi creată "din nimic" dar poate fi preluată fie din interiorul zonelor de stocare a acesteia (energia fluxurilor stocate în interiorul SM la formarea acestuia), fie de la fluxurile deschise externe, existente deja în exteriorul SM (la nivelul suprafeţei Terrei sunt fluxurile de fotoni provenite de la Soare, fluxurile termice din interiorul planetei, fluxurile de apă (râuri, curenţi, maree), fluxurile de aer (vânturile) etc.).

Procesele de eliberare a energiei stocate în interiorul SM înseamnă transformarea unei părţi din fluxurile interne (inactive extern fiind închise), în fluxuri active, deschise, fluxuri capabile apoi să-şi transfere energia altor SM. Această transformare are loc fie la nivel atomic prin reacţiile chimice, fie la nivel nuclear prin reacţii nucleare, fie la nivel de PE complementare şi de mase egale, prin reacţia de anihilare. La baza majorităţii acestor procese stă disocierea unui tip de SM cu o anumită structură, iar apoi formarea din componentele sale a altor SM cu un stoc energetic mai redus. Să ne aducem aminte că în cap. 3 am discutat despre procese generatoare, afirmând că niciun atribut al unui obiect nu poate să apară (adică să aibă atributul cantitativ nenul) decât în urma unui proces generator specific. Energia unui SM este o proprietate aşa că şi pentru ea trebuie să existe un proces generator specific.

 

 

Comentariul 7.6.1.2: Axioma III este întâlnită sub o formă sau alta la majoritatea filozofiilor materialiste (necreaţioniste), iar în fizica actuală ea este cunoscută şi ca principiul conservării energiei. Ea încearcă să evite nişte întrebări fundamentale la care nu s-au găsit încă răspunsuri: Dacă nu se poate genera din nimic energie ci numai redistribui o energie deja existentă, această energie existentă (şi considerată invariantă în anumite condiţii) cum a apărut ? Care este procesul său generator ? Care este sistemul de referinţă faţă de care se evaluează acest stoc de energie constantă ?

 

Aşadar energia unui SM este considerată un atribut exclusiv transmisibil, adică pentru un obiect material dat, cu structura internă intactă şi stabilă, atributul respectiv nu poate proveni decât din exterior, de la alte obiecte care îl au deja (fluxuri externe) şi pe care îl vor ceda într-o anumită măsură obiectului acţionat, dacă fluxurile respective intersectează SRS a obiectului.

Transferul energiei de la un SM la altul, îl vom numi în această lucrare - tranzacţie. Acest termen (discutat mai pe larg în anexa X.10) are în sfera fluxurilor valorice aceeaşi valoare semantică (semnificaţie) ca şi termenul de interacţiune în sfera fluxurilor energetice sau informaţionale. Tranzacţiile bilaterale, ca schimb de proprietate (atribut) între doi parteneri, presupun existenţa a două situaţii (stări) a cantităţii de atribut deţinută de cei doi parteneri: 1) anterioară tranzacţiei, şi 2) posterioară acesteia. Să presupunem că în situaţia (starea) anterioară, cele două obiecte Ob_A şi Ob_B au distribuite intern cantităţile e_A1 şi e_B1 de atribut E (energie). După terminarea tranzacţiei (a procesului de interschimb, de interacţiune), cele două obiecte vor deţine cantităţile e_A2 şi e_B2 de atribut energetic. în funcţie de variaţia cantitativă specifică a energiei în cursul tranzacţiei, stocul energetic al unui obiect din cele două poate fi, după tranzacţie, mai mare sau mai mic decât cel iniţial; dacă stocul energetic este mai mare, se cheamă că tranzacţia a fost avantajoasă (constructivă) pentru respectivul obiect, şi dezavantajoasă (distructivă) în caz contrar. Principiul conservării energiei (pe care îl vom comenta mai încolo) ne spune că dacă cele două obiecte le considerăm izolate de alte acţiuni externe şi de fluxuri de pierderi, energia totală (suma celor două energii deţinute de cele două obiecte) rămâne invariantă. Deoarece energia tranzacţionată este transportată de la un obiect la altul de un flux, fluxurile la care proprietatea transportată (care ne interesează şi care va fi transmisă obiectelor cu care fluxul vine în contact) este exclusiv energia, le vom numi fluxuri energetice (FE).

 

Comentariul 7.6.1.3: Chiar dacă un flux transportă o multitudine de proprietăţi, pentru FE contează doar atributul calitativ transmisibil mişcare (cu atributul său existenţial[3] - modulul vitezei). în cazul general, al unui flux ce transportă mai multe proprietăţi ale unor SM, putem să spunem că acest flux are întotdeauna o componentă energetică.

 

Pe baza afirmaţiei că energia externă a unui SM odată format şi stabil nu poate proveni decât din exterior, se poate estima domeniul de valabilitate al principiului conservării energiei din fizica actuală: Energia totală a unui ansamblu de obiecte materiale se conservă doar dacă ansamblul (sistemul) este complet izolat de influenţe (fluxuri) exterioare (care pot extrage sau furniza energie ansamblului) şi dacă fluxurile emergente (de pierderi prin câmpuri) din ansamblu sunt nule. Un caz particular posibil de conservare a energiei (dar numai a celei interne stocate în sistem) îl constituie sistemele la care fluxurile energetice de intrare sunt egale cu cele de ieşire (cazul echilibrului perfect dintre sistem şi mediul exterior). Şi în acest caz apare o precizare suplimentară, şi anume, se conservă doar energia internă a sistemului şi aceasta doar pe durata existenţei stării de echilibru.