¿Los físicos insisten en que el principio de conservación de la energía debe cumplirse en todas las situaciones?

Algunos lo hacen, otros no.
Estoy entre los que no lo hacen (aunque todavía no califico como físico, ni GR / gravedad / cosmología es mi concentración).
Depende de tu definición de energía.

En lo que todos están de acuerdo es
[matemáticas] \ nabla_ \ nu T ^ {\ mu \ nu} = 0 [/ matemáticas],
donde [math] \ nabla_ \ nu [/ math] es una derivada covariante y [math] T ^ {\ mu \ nu} [/ math] es el tensor habitual de energía-momento.
Esto implica que la energía no se conserva, ya que la derivada covariante difiere de la 4-divergencia en el espacio-tiempo curvo.

Sin embargo, el tensor habitual de energía-momento [matemática] T ^ {\ mu \ nu} [/ matemática] no incluye la energía gravitacional (aún por definir). Es posible construir un tensor de energía-momento más general [matemática] \ tilde {T} ^ {\ mu \ nu} [/ matemática] para incluir energía gravitacional para [matemática] \ parcial_ \ nu \ tilde {T} ^ {\ mu \ nu} = 0 [/ math] para mantener.
El problema es que tal [matemática] \ tilde {T} ^ {\ mu \ nu} [/ matemática] no puede ser un tensor, sino solo un pseudotensor, lo que significa que depende de las coordenadas.

Puede leer más sobre el pseudotensor de estrés-energía-momento, aunque no creo que el segundo párrafo de la introducción sea neutral.

Personalmente, pienso en todas las definiciones de cantidades físicas, incluida la energía, como construcciones humanas para ayudarnos a obtener una comprensión más estructurada de las leyes físicas.
Antes de la relatividad general, la energía se definía para ser conservada precisamente para este propósito. Puede ver un libro de texto “derivación” de la energía electromagnética y el impulso para ver esto: no hay una razón real para que se denominen “energía” e “impulso” aparte del hecho de que se conservan junto con la energía mecánica y el impulso newtonianos. En la mecánica lagrangiana esto es aún más explícito. Y tales definiciones funcionan realmente bien.
Después de la relatividad general, nuestro deseo de definir la energía conservada se encuentra con el problema de la dependencia de coordenadas. Pero en realidad no importa, porque [math] \ nabla_ \ nu T ^ {\ mu \ nu} = 0 [/ math] ya proporciona una comprensión perfectamente estructurada de las leyes físicas. Por lo tanto, no es necesario ni razonable aferrarse al concepto de conservación de energía en el espacio-tiempo curvo.

Debo señalar que la conservación de energía sigue siendo perfectamente válida y bastante útil en la mecánica cuántica (siempre que estemos en el espacio-tiempo plano). Solo la noción de “conservación” está ligeramente modificada.

Los físicos no “insisten” en que cualquier cosa “debe ser” satisfecha. Utilizan el experimento para probar qué tan bien se satisface algo, forman teorías basadas en las observaciones para explicar por qué está satisfecho y luego prueban esas teorías para ver si pueden encontrar alguna violación. Cualquier principio, incluso la ley de conservación de la energía, es solo una hipótesis que algún día podría demostrarse que es incorrecta a la luz de nuevos experimentos o incluso de una teoría mejor.

Sin embargo, la conservación de energía es una de las leyes mejor probadas y entendidas en física. Ningún experimento ha encontrado alguna violación que pueda reproducirse. En cosmología, se encuentra que la desaceleración de un púlsar binario coincide con las predicciones de la relatividad general con muchas figuras significativas basadas en la teoría de que la energía se irradia fuera del sistema como ondas gravitacionales. Se otorgó un premio Nobel que es el sello de aprobación más alto en física para esta observación.

Algunas personas dicen que la conservación de energía no es válida en la relatividad general y, por lo tanto, en la cosmología. Están equivocados. La conservación de la energía, incluidas las contribuciones del campo gravitacional, se ha entendido desde el trabajo original de Einstein y se puede encontrar en los libros de texto clásicos, incluidos los de Dirac y Weinberg, por ejemplo.

A veces también se dice que la energía en la mecánica cuántica solo se conserva en promedio, pero en realidad solo es cierto que la cantidad de energía es incierta. Ninguna pérdida o ganancia de energía en la mecánica cuántica se ha medido o predicho desde la teoría.

No. La energía solo se conserva en promedio en la mecánica cuántica.

Sin embargo, los físicos requieren que la energía se conserve en promedio durante períodos de tiempo suficientemente largos.

La energía se conserva en cosmología. Si se descubriera que la energía no parece conservarse en cosmología, los físicos lo tomarían como evidencia de una nueva forma de energía (al igual que se determinó que el calor era energía cuando surgió un problema con la conservación de la energía en el pasado calentar).

More Interesting

¿Cómo se determinaron originalmente las formas de los orbitales atómicos (s, p, d y f), que nos enseñan hoy?

¿Qué pasa si se me ocurre evidencia experimental y matemática del mecanismo clásico de enredo cuántico?

¿El impulso de un electrón aumenta o disminuye a medida que aumenta el valor de 'n' (número cuántico principal)?

¿Cuál es el concepto de física cuántica?

¿Cómo podemos aumentar la eficiencia cuántica en los contadores de centelleo?

¿Se puede reemplazar la física cuántica con la física regular simplemente disminuyendo el tiempo?

¿Qué tiene que ver la Ley de Atracción con la física cuántica?

¿Por qué los fermiones obedecen el principio de exclusión de Pauli?

Actualmente estoy estudiando mecánica cuántica y termodinámica. ¿Cómo defiendo que la vida tenga un propósito cuando cada reacción en el universo, incluidas las neuronas que se disparan en nuestro cerebro para producir pensamientos, son solo la reacción que ocurre porque aumentan más la entropía?

¿Cómo podemos saber si el orbital d utilizado en la hibridación es un orbital d interno o un d orbital externo?

¿Cuál es la derivada de una función constante?

Si el viaje FTL fuera posible, ¿cómo sería práctico ya que estaría "volando a ciegas"?

¿Cuáles son las implicaciones de los teoremas de incompletitud de Godel en la física cuántica?

¿Por qué el acto de medir cambia el patrón de interferencia en el experimento de doble rendija según esta demostración del Dr. Quantum Video?

¿Existe un enfoque manual para comprender la física cuántica?