En la mecánica clásica (en el sentido de la física no cuántica), no existe un mecanismo que permita la no conservación de la energía. Dado que la mecánica clásica es bastante exacta para los objetos macroscópicos, nunca existe una violación macroscópica de la conservación de la energía.
Sin embargo, para sistemas lo suficientemente pequeños (cuánticos), tenemos la relación de incertidumbre de Heisenberg. La relación establece:
DeltaE x Deltat> = h / (4)
Lo que significa que la incertidumbre en energía multiplicada por la incertidumbre en el tiempo es mayor que un número muy pequeño. Interpretado correctamente, esto significa que es posible violar la conservación de energía dado que lo hace por un tiempo muy corto, en otras palabras, es posible “tomar prestada” energía E de “ninguna parte”, dado que la devuelve en un período de tiempo t, donde t viene dado por
t ~ h / E
Este “préstamo” de energía es tan pequeño que, de nuevo, por el principio de incertidumbre, nunca se puede observar directamente. En otras palabras, la violación de la conservación de la energía puede ocurrir si y solo si la violación no se puede observar debido al principio de incertidumbre.
Sin embargo, hay efectos “indirectos”. Un ejemplo simple podría ser la fuerza nuclear. La parte de mayor alcance de la fuerza nuclear está mediada por el intercambio de piones (similar a la fuerza electromagnética mediada por los fotones). Sin embargo, estos piones son “virtuales”, lo que significa que no se pueden detectar. Simplemente se producen de la nada al igual que la energía. La cantidad de energía que necesita para crear un pión virtual es:
E = mc2
donde m es la masa del pión, y c es la velocidad de la luz. Ahora, ¿cuánto tiempo podemos “tomar prestada” esta cantidad de energía? Según nuestro argumento anterior, el tiempo será:
t ~ h / mc2
Si este pión virtual se mueve lo más rápido posible, se moverá a la velocidad de la luz. Entonces la distancia que puede viajar es:
d = ct ~ h / mc
Por supuesto, después de recorrer esa distancia, tendría que ser absorbido por otra partícula (y así mediar la fuerza). Por lo tanto, d es el rango aproximado de la fuerza. ¡Lo sorprendente es que esto da un valor bastante bueno para el alcance de la fuerza nuclear!
En resumen, sí, se puede violar la conservación de la energía, pero la naturaleza se asegura de que siempre esté dentro de los límites de la incertidumbre. En otras palabras, la energía debe ser devuelta, y los libros se enderezan con bastante rapidez. Pero, el hecho de que pueda ser violado es importante, y aunque nunca se puede observar directamente, tiene consecuencias importantes.
Fuente:
www.physlink.com/Education/AskExperts/ae605.cfm
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