Divulgación ¿Por qué la cantidad de materia-energía en el Universo es constante?

[Ishtar0]

Es algo que me gustaría saber y nunca me atreví a preguntar.

Oí decir "la energía ni se crea ni se destruye, únicamente se transforma".

¿Y por qué la energía ni se crea ni se destruye?. ¿A qué se debe la validez del primer principio de la Termodinámica?.

[Entro]

Re: ¿Por qué la cantidad de materia-energía en el Universo es constante?

Bueno, empecemos por el final:

¿Y por qué la energía ni se crea ni se destruye?.

La energía es una cantidad conservada. Eso quiere decir que su cantidad total, en un sistema aislado, no puede variar. Puede cambiar de formato, pero no puede cambiar el monto total de la energía.

¿Por qué?

Eso es un reflejo del hecho de que la física es igual en este instante, que hace 10 min, 1 año, 10000 años, que mañana, etc... Es decir, que la física no depende de la hora a la que se estudie.

Esta pregunta se responde de manera excepcional estudiando el teorema Noether. La física es invariante bajo traslaciones temporales, por lo tanto existe una cantidad conservada que denominamos energía.

¿A qué se debe la validez del primer principio de la Termodinámica?

El primer principio de la termodinámica es una ley empírica que hemos aprendido por la experiencia. La termodinámica es una teoría construida empíricamente.

Lo que pasa es que uno puede justificar todas las leyes de la termodinámica suponiendo que los sistemas están conformados por microconstituyentes (partículas, ondas, partículas o entes cuánticos) que verifican las leyes de la dinámica (ya sea clásica o cuántica). Y estas leyes no cambian con la hora del reloj a la que la mires, lo mismo que antes, por lo tanto hay una cantidad conservada que se denomina energía.

Por último, acerca del título:

¿Por qué la cantidad de materia-energía en el universo es constante?

Esa pregunta no se puede responder, porque en contexto general (en relatividad general) no tenemos una definición buena de energía. Podemos definir energía en nuestro entorno, en entornos pequeños, en nuestro laboratorio, en nuestra casa, etc... Pero si intentas definir la energía total de un universo eso no es factible, precisamente porque en relatividad general no sabemos que significan las translaciones temporales de las que hablábamos antes.

[Ulises7]

Re: ¿Por qué la cantidad de materia-energía en el Universo es constante?

-De la experiencia. Apartando la termodinámica, la ley de conservación de la masa y de la energía eran independientes. Lavoisier estableció la primera al comprobar que la cantidad de materia en las reacciones químicas permanecía constante, ésto lo consiguió gracias a aparatos de medida muy precisos por aquel entonces, respecto al principio de conservación de la energía ya no conozco su inicio pero también se comprueba experimentalmente. Después llegó Einstein y unificó ambos principios en un comienzo independientes y los sintetizó, llegando así al principio de conservación de la materia-energía ( $E_0 = mc^2$ ), ampliando el abanico de experiencias, ahora se incluye los fenómenos radioactivos donde la teoría clásica no daba explicación a éstos.

-Y también de la teoría, como comentaba anteriormente la TRE explica satisfactoriamente la conservación de la materia-energía, y anteriormente habían otras teorías. Referente ésto ya profundizarán otros usuarios.

saludos