動(dòng)量守恒定理和能量守恒定理是自然界的兩個(gè)基本數(shù)學(xué)定理。 我相信你對(duì)他們很熟悉。 數(shù)學(xué)課上的朋友用它們解決了很多習(xí)題。 但是，你有沒(méi)有想過(guò)為什么它們會(huì)被保存下來(lái)？ 保護(hù)背后揭示了哪些自然的基本原則？
下面我們就來(lái)看看吧。
首先看勢(shì)頭。 動(dòng)量的定義是質(zhì)量和速度的乘積，是人們定義的反映物體運(yùn)動(dòng)總量的概念。 看起來(lái)比較直觀，也容易理解，因?yàn)楹苊黠@，速度不能作為判斷物質(zhì)運(yùn)動(dòng)量的標(biāo)準(zhǔn)，而必須同時(shí)考慮質(zhì)量。 因?yàn)椋粋€(gè)平滑連接的行星似乎比一個(gè)快速連接的塵埃有更大的動(dòng)量。
那么，讓我們看看動(dòng)力的另一面。 動(dòng)量的變化等于力和時(shí)間的乘積，所以如果以靜止的物體作為參考系，可以發(fā)現(xiàn)，所謂的動(dòng)量似乎就是物體在時(shí)間上所遇到的力的累積。 初始動(dòng)量是由力獲得的動(dòng)量定理什么意思，運(yùn)動(dòng)的物體也因力而相應(yīng)改變動(dòng)量。 這樣，由于力的作用是相互的，斥力和反斥力大小相等、方向相反，作用時(shí)間也必須相同，所以，施力損失的動(dòng)量一方必須與受力方獲得的動(dòng)量相同，因此該系統(tǒng)的總動(dòng)量也必須守恒。
因此，動(dòng)量守恒定律體現(xiàn)了兩個(gè)定律：一是牛頓定理中的斥力與反斥力的關(guān)系；二是牛頓定理中的斥力與反斥力的關(guān)系。 另一個(gè)是時(shí)間的一致性。
我們?cè)倏纯茨茉础?能量的定義有很多種，不同的能量形式有不同的定義，但它們都代表了物體做功的能力。 這里，我們僅以動(dòng)能方式為例進(jìn)行分析。 在動(dòng)能中，能量是質(zhì)量與速度的平方乘以2的乘積。不管系數(shù)如何，可以發(fā)現(xiàn)，雖然能量是速度加上動(dòng)量的乘積。 這時(shí)，它的左側(cè)就變成了力和距離的乘積。 這樣一來(lái)，也可以發(fā)現(xiàn)，能量似乎就是空間中力量的積聚。 同樣，由于力與空間的一致性，力作用過(guò)程中，一方損失的能量必然等于另一方獲得的能量，從而促進(jìn)系統(tǒng)總能量守恒。
因此，能量守恒定律也體現(xiàn)了兩個(gè)定律：一是牛頓定理中斥力與反斥力的關(guān)系；二是牛頓定理中斥力與反斥力的關(guān)系。 二是空間的一致性。
對(duì)于其他不同的能量模式來(lái)說(shuō)，只是運(yùn)動(dòng)方式和幻象的區(qū)別，例如電能是大量電子的定向流動(dòng)，熱能是物體內(nèi)部粒子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)等等，所以還必須符合能量守恒定律。 在這里，可以進(jìn)一步分析勢(shì)能。 勢(shì)能表現(xiàn)為從低能區(qū)向高能區(qū)的運(yùn)動(dòng)。 我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，這可能是一種更直觀的在空間中積聚力的方式動(dòng)量定理什么意思，但是這些力積聚所帶來(lái)的能量是被儲(chǔ)存起來(lái)的。
從目前的討論我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)守恒定理的本質(zhì)實(shí)際上是力的作用過(guò)程中施力方和受力方所經(jīng)歷的時(shí)間和空間一致的直接反映。 動(dòng)量守恒的理解比較簡(jiǎn)單，因?yàn)樗姆椒ū容^單一； 能量守恒定律的理解比較困難，因?yàn)槟芰侩S著物體運(yùn)行模式的不同而表現(xiàn)出很大不同，但本質(zhì)上是力在空間中的積累。 明白了運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)之后，我們也就可以理解為什么能量守恒了。