エネルギーと物質の違い

主な違い–エネルギーと物質

エネルギーと物質は物理学の2つの基本的な概念です。これらの概念は深く、しばしば抽象的なものです。したがって、明確で直接的な比較を行うことはできません。古典的に、物質は「質量を持ち、空間を占めるもの」として「定義」され、エネルギーは「仕事をする能力」として説明されます。ただし、これらは完全な説明ではありません。 基本的なレベルで、私たちは言うことができます 主な違い エネルギーと物質の間 問題は「オブジェクト」を指すということです 一方 エネルギーとは、オブジェクトが持つことができるプロパティを指します ^[1].

どうしたの

「問題」を簡単に定義することは困難です^[1]。前述のように、物質は伝統的に「質量を持ち、空間を占めるもの」と表現されてきました。ただし、これを厳密に定義することにはいくつかの問題があります。たとえば、量子力学では、2つの粒子が技術的に同じ空間を占める可能性がある状況があります。一方、「物質」とはあまり考えられない質量を持つ力交換粒子（WボソンやZボソンなど）があります。この記事の目的上、物質はクォークとレプトンでできているものと見なします（これも、暗黒物質を除外する可能性があるため、真剣に受け止めるべきではありません！）。

エネルギーとは

大まかに言えば、エネルギーは、質量エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギーの3つのタイプに分けることができます。質量エネルギーとは、物体の質量に関連するエネルギーを指します。オブジェクトに質量がある場合

、そしてエネルギー

その質量に関連付けられているのは、質量エネルギーの等価性を説明するアインシュタインの有名な方程式です。

どこ

は真空中の光速です。

アインシュタインは、質量とエネルギーの基本的な関係を発見しました。

運動エネルギーは、物体がその運動によって持つエネルギーです。オブジェクトの動きが速いほど、運動エネルギーが大きくなります。古典的な物理学では、運動エネルギーはしばしばによって与えられます

。ただし、相対性理論では、運動エネルギーはオブジェクトの運動量で定義されます。

位置エネルギーは、粒子が他の粒子と相互作用する方法によって粒子が持つエネルギーです。さまざまな種類の位置エネルギーには次のものがあります 重力ポテンシャルエネルギー （重力場の巨大粒子の場合）および 電位エネルギー （電界中の荷電粒子の場合）。

総エネルギー

自由粒子の場合-つまり相互作用しない（位置エネルギーの形でエネルギーを持たない）粒子は、質量と運動エネルギーの合計によって与えられます。

間違いなく、古典物理学で最も重要な概念は エネルギー保存の法則。 これは、隔離されたシステムの総エネルギーが節約されていることを示しています。これは、エネルギーを生成または破壊することはできず、ある形式から別の形式にのみ変換できることを意味します。この声明は定性的に聞こえますが、数学的なルーツはしっかりしています。 ネーターの定理 ドイツの数学者エミー・ネーターによって開発されました。