آیا می توانیم انرژی خلاء کوانتومی را مهار کنیم؟

ما حتی می توانیم قدرت این انرژی خلاء را محاسبه کنیم. وقتی قواعد مکانیک کوانتومی را برای تعیین میزان ارتعاش میدان‌ها به صورت مجزا به کار می‌گیریم، به … بی نهایت می‌رسیم. درست است، مقدار بی نهایت انرژی وجود دارد که هر ذره فضازمان را پر می کند. به این دلیل که هیچ محدودیتی برای میزان ارتعاشات این میدان ها وجود ندارد. ارتعاشات کوچک، ارتعاشات متوسط ​​و ارتعاشات بزرگ همگی در هر میدان کوانتومی به طور همزمان اتفاق می‌افتند.

صبر کنید، صبر کنید…چگونه میدان ها می توانند انرژی بی نهایت داشته باشند اما همچنان انرژی بیشتری برای تولید ذرات داشته باشند؟ برای پاسخ به این سوال می‌توانیم به آزمایش هوشمندانه‌ای که توسط فیزیکدان هلندی هندریک کازیمیر طراحی شده است مراجعه کنیم.

اگر دو صفحه فلزی را بردارید و آن‌ها را واقعاً نزدیک به هم بچسبانید، میدان‌های کوانتومی بین آن صفحات باید رفتار خاصی داشته باشند. طول موج ارتعاشات آنها باید کاملاً بین صفحات قرار گیرد، درست مانند ارتعاشات روی سیم گیتار باید طول موج خود را با طول سیم مطابقت دهد. در مورد کوانتومی، هنوز تعداد بی نهایت ارتعاش بین صفحات وجود دارد، اما بین صفحات به اندازه خارج از صفحات ارتعاشات بی نهایت وجود ندارد.

با استفاده از چند بیت هوشمندانه ریاضی، می‌توانیم دو نوع بی‌نهایت را کم کنیم و به یک عدد متناهی برسیم. این بدان معنی است که واقعاً ارتعاشات کوانتومی در خارج از دو صفحه بیشتر از داخل مکان وجود دارد. این منجر به این نتیجه می شود که میدان های کوانتومی خارج از صفحات، دو صفحه را به هم فشار می دهند، چیزی به نام اثر کازمیر. ما می توانیم این اثر را اندازه گیری کنیم و بررسی کنیم که میدان های کوانتومی واقعاً وجود دارند.

همه این تئوری ها و آزمایش ها به یک نتیجه شگفت انگیز منجر می شوند. تمام فیزیک جهان، هر فعل و انفعال، هر فرآیند و کنشی در صحنه ای مملو از بی نهایت انرژی خلاء اتفاق می افتد. هر چقدر هم که این تصویر عجیب باشد، نتیجه دهه ها تحقیق در مورد نظریه کوانتومی است.

در حال حاضر، ما هیچ راهی برای دسترسی به این انرژی و انجام کار مفید با آن نداریم. این به این دلیل است که پایین ترین حالت انرژی جهان است. برای انجام کار، باید تفاوت هایی در انرژی داشته باشید، باید انرژی را از یک مکان بیرون بکشید، آن را تبدیل کنید و در جای دیگری قرار دهید. ما نمی‌توانیم از انرژی خلاء بیرون بکشیم، زیرا هیچ جایی پایین‌تر برای رفتن انرژی خلاء وجود ندارد. مانند تلاش برای وادار کردن آسانسور به فراتر از پایین ترین سطح یک ساختمان – در طبقه همکف توقف می کند زیرا هیچ طبقه دیگری در زیر آن وجود ندارد.

وقتی درباره اثر کازیمیر صحبت می‌شود، ابتدا باید انرژی را در سیستم قرار دهیم تا صفحات را به هم نزدیک کنیم. هنگامی که صفحات شروع به حرکت می‌کنند، ما به سادگی انرژی را که وارد کرده‌ایم پس می‌گیریم، بدون اینکه سود خالصی از تولید انرژی به دست آوریم.

ایده های زیادی در دنیای علمی تخیلی وجود دارد که پیشنهاد می کند از انرژی خلاء برای تامین انرژی یک سفینه فضایی یا دیگر انواع پیشرانه های پیشرفته استفاده شود. در حالی که این ایده ها مخالف فیزیک ثابت هستند، باید بپذیریم که ما تمام فیزیک را به طور کامل درک نمی کنیم … به خصوص انرژی خلاء. بزرگترین سرنخ مبنی بر اینکه ما کار اشتباهی انجام می‌دهیم به مقیاس‌های زیراتمی مربوط نمی‌شود، بلکه مربوط به کیهانی است.

در اواخر دهه ۱۹۹۰، ستاره شناسان دریافتند که انبساط جهان در حال شتاب گرفتن است. ساده ترین توضیح برای این انبساط شتابان، انرژی خلاء جهان است. اما از آنجایی که می‌توانیم نرخ انبساط را اندازه‌گیری کنیم، می‌توانیم از آن برای تخمین مقدار کل انرژی خلاء استفاده کنیم و در هر متر مکعب فضا حدود ۶×۱۰ -۱۰ ژول به دست می‌آید.

این … بی نهایت نیست. پس ما مشکل داریم. از یک طرف، ما مجموعه‌ای از محاسبات، پیش‌بینی‌ها و اندازه‌گیری‌های زیراتمی داریم که به ما می‌گویند مقدار بی‌نهایت انرژی خلاء وجود دارد. از سوی دیگر، ما یک اندازه گیری کیهانی داریم که به ما می گوید که مقدار انرژی خلاء واقعاً بسیار کم است.

چه خبر است؟ ما هیچ ایده ای نداریم. این یکی از بزرگترین مسائل حل نشده در فیزیک مدرن است. اگر می خواهیم راهی برای بهره برداری از انرژی خلاء پیدا کنیم، ابتدا باید بفهمیم که واقعاً چیست. هر چیزی که در آنجا پیدا کنیم شامل انواع جدیدی از فیزیک می شود و چه کسی می داند که چه فیزیک جدیدی برای ما باز می کند.