Ad essere onesti, i segni non esistono. Le energie non esistono. Sono semplicemente metodi, modelli o descrizioni inventati per noi per descrivere forze, tendenze, assorbimento di radiazioni, impatti, movimenti vibrazionali, direzioni ecc. Quindi, esiste l'energia negativa ? Possiamo semplicemente inventarlo, come hai appena descritto per l'energia potenziale, quindi sì.

• In alcune situazioni un segno non descrive altro che la dimensione dei valori (quando non importa dove sia l'origine, ad esempio con energie potenziali con punti di riferimento scelti arbitrariamente),
• in altre situazioni il segno descrive l'atto matematico di aggiungere o sottrarre (come il calore assorbito o espulso),
• mentre in altre situazioni ancora i segni descrivono le direzioni su un asse predefinito (il tuo asse definisce avanti , quindi una velocità che ti sposta indietro è negativa).
• Ecc.

Un segno è un'invenzione matematica che significa cose diverse in contesti diversi, a seconda di ciò che dobbiamo fare.

dimostrando che è stata svolta una quantità negativa di lavoro

Una "quantità di lavoro negativa" appartiene al secondo punto dell'elenco sopra. Essere negativo significa semplicemente che l'energia sta lasciando (matematicamente sottratta) l'oggetto. Il segno negativo qui non è altro che matematico.

La domanda sull '"esistenza" è filosofica, non fisica.Alcune persone sostengono che non puoi essere sicuro dell'esistenza di qualcosa, incluso te stesso.

La fisica si occupa della creazione di modelli matematici in grado di fare previsioni sul risultato di un esperimento o di una situazione.Tutti i modelli fisici hanno un'applicabilità limitata, ovvero le previsioni sono accurate solo se vengono soddisfatte determinate condizioni.Finora non ci sono modelli veramente universali e applicabili in ogni situazione possibile.

L'energia negativa o positiva è proprio questo: concetti utili per fare previsioni quantitative in determinate situazioni (ma non in altre).

Ad esempio, l'energia negativa è un concetto utile se l'energia si muove all'interno di un sistema.Se si muove in un modo lo chiami "positivo", se si muove nell'altro modo è negativo.

Ovviamente è molto importante in alcuni calcoli se il cambiamento di energia in qualche sistema è positivo o negativo.Se stai costruendo una centrale elettrica, cerca piuttosto di ottenere una quantità positiva di energia!

Ma sono solo differenze di energia.Il punto di energia zero è definito arbitrariamente e puoi sempre ridefinirlo, in modo che il segno assoluto di $ E $ non sia importante.

Non c'è energia negativa e l'origine dell'energia è assoluta, non arbitraria. Per misurare l'energia di un sistema, puoi semplicemente misurare la sua massa, quindi usare $ E = mc ^ 2 $ per trovare la sua energia (in un frame in cui il suo momento netto è zero). L'energia è sempre positiva perché la massa è sempre positiva. Forse puoi trovare alcuni controesempi davvero esotici con l'effetto Casimir o qualcosa del genere, ma fondamentalmente è positivo.

Quando diciamo che l'energia gravitazionale per il sistema Terra-Luna è negativa, significa semplicemente che l'energia è inferiore a quella che sarebbe se la luna fosse più lontana. Il sistema Terra-Luna ha una certa massa. È inferiore alla massa della Terra più la massa della luna, ciascuna considerata separatamente. Questo è chiamato "difetto di massa".

Quindi diciamo che c'è energia negativa nel legame gravitazionale tra di loro, ma è solo così che la somma totale di energia esce bene. La quantità totale di energia è ancora positiva perché la massa del sistema è positiva.

Quando le persone dicono che l'origine dell'energia potenziale non ha importanza, significa che le forze sono derivate dall'energia potenziale. Se aggiungi una costante all'energia potenziale, ciò non cambia alcun derivato, quindi se tutto ciò che ti interessa è trovare le forze, non importa se aggiungi una costante all'energia potenziale. Tuttavia, c'è ancora una sola scelta di zero per l'energia di un intero sistema che tiene conto di tutta l'energia, ed è quella che rende $ E = mc ^ 2 $ vero.

Nota: questo presume che abbiamo a che fare con sistemi che hanno un frame di riposo; i sistemi senza massa non hanno un frame di riposo.

L'energia è un concetto che può essere positivo o negativo.Tuttavia, è interessante in quanto, in molte situazioni, è significativo definire un'energia "minima".Questo è diverso da altre cose, come le posizioni.Raramente esiste una "posizione minima" significativa, a meno che non vi sia una simmetria che renda significativo tale concetto.

Poiché esiste un minimo, può essere significativo assegnarlo al valore 0. Avremmo potuto scegliere qualsiasi valore a cui assegnarlo, ma zero è conveniente.Se facciamo una simile assegnazione, allora è banale mostrare che l'energia deve essere sempre diversa da zero.

Le equazioni della densità di energia per un campo elettrico per un condensatore con un dielettrico contengono un dielettrico componente. Questa energia deve essere fornita per tirare il dielettrico di un condensatore. A differenza della maggior parte dei componenti energetici negativi, questo non ha né una base fluttuante (come la maggior parte delle energie potenziali) né una regola ovvia che mantiene l'energia totale positiva. Finora, nessun tentativo è riuscito a creare una massa dialettica sufficientemente bassa e caricare il condensatore a una tensione sufficientemente alta in modo che la componente di energia negativa superi l'energia di massa del dielettrico. Se questo riuscisse (e non conosco nessuna legge che lo vieti assolutamente anche se sembra improbabile che funzioni), allora le componenti di energia negativa verrebbero realizzate e potremmo tenere aperti i wormhole.

La conseguenza per l'energia negativa costruita in fisica è viaggio nel tempo all'indietro .

Finora le risposte a questa domanda sono state irrilevanti e sbagliate. La domanda non è una sciocchezza filosofica sul fatto che l'energia negativa esista davvero o se l'energia esista davvero . È una domanda semplice, sul fatto che ci sia uno spostamento-invarianza nell'energia, cioè se l'energia dell'universo aumentasse di una quantità fissa, ci sarebbe un impatto sulla fisica?

La risposta è chiaramente no , non c'è impatto, hai invarianza "traslazionale energetica". Il motivo per cui non se ne parla è che è completamente inutile. Non ha senso aumentare l'energia di ogni oggetto della stessa quantità (perché allora il sistema "A + B" dovrà aumentare la sua energia di 2E, non di E), quindi quello di cui parli veramente è uno spostamento nel tuo sistema di unità, dove invece chiami "0 J" come "20 J", e quindi l'energia non è più facilmente additiva (devi sottrarre 20 ogni volta che aggiungi cose). È come usare Celsius invece di Kelvin, o pH invece della concentrazione di protoni, non c'è importanza fisica per questo.

Nota che è impossibile avere un sistema di unità in cui l'energia negativa non esiste, poiché puoi ottenere energie potenziali gravitazionali arbitrariamente negative vicino a un buco nero e per tradurre -∞ in 0, devi mappare tutto il resto a + ∞.

Edit -- I cambiamenti globali nella densità di energia locale sono significativi di cui parlare, poiché è un fenomeno locale e A + B non ha bisogno di spostarsi della stessa quantità di A e B. In questo caso, la fisica ovviamente non è invariante, poiché ottieni più gravità.

Risposta alla domanda che non è stata posta, ma tutti gli altri stanno rispondendo --

Sì , l'energia esiste, non significa niente dire che qualcosa è "solo un costrutto matematico".Puoi definire l'energia positivisticamente e misurarla, questo è fondamentalmente non è diverso dalla misurazione di una sedia, il che significa anche che stai misurando la luce dalla sedia incidente sui tuoi occhi, ecc.