.png)
Σε αντίθεση με την παλιά, κλασική φυσική, ο κενός χώρος δεν στερείται δραστηριότητας. Αντίθετα, χαρακτηρίζεται πάντοτε από μια κατώτερη στάθμη ενέργειας η οποία για τον λόγο αυτό ονομάστηκε Ενέργεια Μηδενικού Σημείου. Αυτό το απόθεμα ενέργειας το οποίο επιβάλλεται από τους νόμους της κβαντικής μηχανικής επιτρέπει στο κενό να διατηρεί μια συνεχή δραστηριότητα εξαιτίας της...Αρχής της Αβεβαιότητας του Heisenberg.
Λόγω της αδυναμίας μας να προσδιορίσουμε με ακρίβεια το ενεργειακό απόθεμα μιας οσοδήποτε μικρής περιοχής χώρου και χρόνου, έχει ως συνέπεια να εμφανίζονται σε μικροσκοπική κλίμακα τα λεγόμενα εικονικά σωματίδια, δηλαδή σωματίδια τα οποία δημιουργούνται και καταστρέφονται σε ένα πολύ σύντομο χρονικό διάστημα.
Αυτό το απόθεμα ενέργειας έχει και κοσμολογικές επιπτώσεις σε μακροσκοπική κλίμακα, όπως ανέπτυξε με τη θεωρία του πληθωρισμού ο Alan Guth το 1979. H θεωρία αυτή δέχεται πως το σύμπαν, σχεδόν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, πέρασε από μια φάση εκπληκτικά γρήγορης διαστολής, κατά την οποία απέκτησε ένα τρομακτικό μέγεθος σε σχέση με το αρχικό.
Αυτό ήταν το αποτέλεσμα της διαστολής μιας αρχικής κβαντικής φυσαλίδας ψευδό κενού. O λόγος δημιουργίας μιας τέτοιας φυσαλίδας είναι άρρηκτα συνδεδεμένος με το ενεργειακό περιεχόμενο του κενού. H βασική υπόθεση είναι ότι αυτή η ενέργεια γίνεται απωστική και με αυτό τον τρόπο αντιστέκεται στη βαρυτική έλξη προκαλώντας διαστολή μιας περιοχής του χωροχρόνου.
Το ότι εδώ εμφανίζεται το κενό να δρα αντιβαρυτικά δεν οφείλεται σε κάποια αντιστροφή του πρόσημου της βαρύτητας, αλλά στην παρουσία μιας πίεσης. Μπορεί κανείς να φανταστεί το κενό σαν ένα αναβράζοντα ωκεανό από εικονικά σωματίδια τα οποία κάτω από ιδιαίτερες συνθήκες μπορεί να ασκήσουν μια πίεση τόσο ισχυρή που να αντισταθεί στη βαρύτητα. Αυτό όμως δεν μπορεί να συμβεί παρά μόνο όταν η πυκνότητα μάζας σε μια περιοχή γίνει εξαιρετικά υψηλή, όπως στο εσωτερικό των υπέρπυκνων άστρων που καταρρέουν κάτω από το ίδιο τους το βάρος.
Ανάλογη ήταν και η κατάσταση λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν η πυκνότητα μάζας-ενέργειας ήταν απίστευτα υψηλή.
Για να κατανοήσει κανείς τις αιτίες αυτής της αναστροφής πρέπει να χρησιμοποιήσει μια νέα φυσική του κενού που μας την προσφέρει η κβαντική θεωρία πεδίου. Σε αυτήν το κενό γίνεται ένα φυσικό -αν και άυλο- μέσο. Μπορεί επιπλέον το νέο κβαντικό κενό να υποστεί ακόμη και αλλαγές φάσης όπως και κάθε άλλο υλικό. Για να ακριβολογήσουμε, το κβαντικό κενό είναι ένα είδος υλικού διότι η ενέργεια που περιέχει αντιστοιχεί σε μια ισοδύναμη μάζα, όπως απαιτεί η αρχή της ισοδυναμίας μάζας – ενέργειας του Αϊνστάιν.
Εδώ θα ήταν ίσως χρήσιμο να φανταστούμε το κβαντικό κενό σαν ένα ρευστό που αναβράζει διαρκώς αλλά ο αναβρασμός του περιορίζεται σε εξαιρετικά μικρές διαστάσεις ώστε να παραμένει αόρατος και κρυμμένος από τον κόσμο της καθημερινής εμπειρίας.
Ακόμη πιο παράξενες είναι οι ιδιότητες αυτού του ρευστού το οποίο φαίνεται ότι στη θεμελιώδη του κατάσταση υφίσταται σε πολλές μορφές. Αυτές οι μορφές, ή οι φάσεις του κενού, μπορεί να βρίσκονται σε ακόμη χαμηλότερες ενεργειακές καταστάσεις από εκείνη στην οποία βρίσκεται το συνηθισμένο κενό που συναντούμε γύρω μας.
Τυπικά αυτό οφείλεται στο ότι η τιμή της μηδενικής ενέργειας στη θεωρία πεδίου δεν είναι πλέον ένας απλός αριθμός αλλά γίνεται μια συνάρτηση του ίδιου του πεδίου και επομένως μπορεί να έχει πολλά τοπικά ελάχιστα. Οι περισσότερες από τις διάφορες θεωρίες πεδίου που έχουν προταθεί κατά καιρούς είναι έντονα μη γραμμικές με αποτέλεσμα η ενέργεια μηδενικού σημείου να μη βρίσκεται στο απόλυτο, αλλά σε κάποιο σχετικό ελάχιστο με υψηλότερη ενέργεια από τη χαμηλότερη δυνατή.
Μια τέτοια κατάσταση του κενού ονομάζεται ψευδοκενό, επειδή ακριβώς η στάθμη της Ενέργειας Μηδενικού Σημείου δεν βρίσκεται στη χαμηλότερη δυνατή τιμή αλλά σε κάποια άλλη που τοπικά εμφανίζεται ελάχιστη. Είναι απολύτως πιθανό ότι η κατάσταση του δικού μας σύμπαντος δεν αντιστοιχεί σε
ένα απόλυτο αλλά σε ένα σχετικό κενό ή ψευδοκενό.
ένα απόλυτο αλλά σε ένα σχετικό κενό ή ψευδοκενό.
0 σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου