Отрицательная энергия - Negative energy

Относительно отрицательной духовной энергии см. Энергия (эзотеризм).

Отрицательная энергия это концепция, используемая в физика объяснять природу определенных поля, в том числе гравитационное поле и различные квантовое поле эффекты.

В более умозрительных теориях отрицательная энергия участвует в червоточины что может позволить путешествие во времени и варп-приводы для быстрее света космическое путешествие.

Гравитационно потенциальная энергия

Основная статья: Гравитационная энергия

Сила гравитационного притяжения между двумя массивными объектами на расстоянии между ними представляет собой отрицательную величину гравитационного поля. потенциальная энергия в той области, которая их привлекает. Когда расстояние между ними приближается к бесконечности, гравитационное притяжение приближается к нулю с положительной стороны линии действительных чисел, а гравитационная потенциальная энергия приближается к нулю с отрицательной стороны. Следовательно, когда два массивных объекта движутся навстречу друг другу, движение ускоряется под сила тяжести вызывая увеличение (положительного) кинетическая энергия системы и увеличение на такое же количество (отрицательной) гравитационной потенциальной энергии. Это потому, что закон сохранения энергии требует, чтобы чистая энергия системы не изменилась. Гравитационная энергия связи - это разновидность потенциальной энергии. [1]

А вселенная в которой доминирует положительная энергия, в конечном итоге рухнет в "Большой хруст ", в то время как" открытая "вселенная, в которой преобладает отрицательная энергия, будет либо бесконечно расширяться, либо в конечном итоге распадаться на"большой разрыв ". В Вселенная с нулевой энергией модель («плоская» или «евклидова»), общее количество энергии во Вселенной в точности равно нуль: количество положительной энергии в виде дело в точности компенсируется его отрицательной энергией в виде сила тяжести.[2] (Неясно, какая из этих моделей точно описывает реальную Вселенную.)

Квантовые полевые эффекты

Отрицательные энергии и отрицательная плотность энергии соответствуют квантовая теория поля.[3]

Виртуальные частицы

Основная статья: Виртуальные частицы

В квантовой теории принцип неопределенности позволяет заполнить космический вакуум виртуальный пары частица-античастица, которые возникают спонтанно и существуют лишь короткое время, прежде чем, как правило, снова аннигилируют. Некоторые из этих виртуальных частиц могут иметь отрицательную энергию. Их поведение играет роль в нескольких важных явлениях, как описано ниже.

Эффект Казимира

Основная статья: Эффект Казимира

В эффекте Казимира две плоские пластины, расположенные очень близко друг к другу, ограничивают длины волн квантов, которые могут существовать между ними. Это, в свою очередь, ограничивает типы и, следовательно, количество и плотность виртуальная частица пары, которые могут образовываться в промежуточном вакууме и приводить к отрицательной плотности энергии. Это вызывает силу притяжения между пластинами, которая была измерена.[4]

Радиация Хокинга

Основная статья: Радиация Хокинга

Виртуальные частицы с отрицательной энергией может существовать непродолжительное время. Это явление является частью механизма, участвующего в Радиация Хокинга по которому черные дыры испариться.[5]

Сжатый свет

Основная статья: Сжатый свет

Можно расположить несколько лучей лазерного света таким образом, чтобы квантовая интерференция подавляет колебания вакуума. Такое сжатое вакуумное состояние связано с отрицательной энергией. Повторяющаяся форма волны света приводит к чередованию областей положительной и отрицательной энергии.[4]

Море Дирака

Основная статья: Море Дирака

Согласно теории Море Дирака, разработан Поль Дирак в 1930 г. вакуум пространства полно отрицательной энергии. Эта теория была разработана для объяснения аномалии отрицательной энергии квантовые состояния предсказано Уравнение Дирака.

Теория моря Дирака правильно предсказала существование антивещество за два года до открытия позитрон в 1932 г. Карл Андерсон. Однако теория моря Дирака рассматривает антивещество как дыру в отсутствии частицы, а не как настоящую частицу. Квантовая теория поля (QFT), разработанная в 1930-х годах, работает с антивеществом таким образом, что рассматривает антивещество как состоящее из реальных частиц, а не как отсутствие частиц, и рассматривает вакуум как свободный от частиц, а не как полный частицы с отрицательной энергией, как в Теория моря Дирака.

Квантовая теория поля вытеснила теорию моря Дирака как более популярное объяснение этих аспектов физики. И теория моря Дирака, и квантовая теория поля эквивалентны посредством Преобразование Боголюбова, поэтому море Дирака можно рассматривать как альтернативную формулировку квантовой теории поля и, таким образом, согласуется с ней.[6]

Спекулятивные предложения

Червоточины

Основная статья: Червоточина

Отрицательная энергия появляется в умозрительной теории червоточины, где необходимо держать червоточину открытой. Червоточина напрямую соединяет два места, которые могут быть разделены произвольно далеко друг от друга как в пространстве, так и во времени, и в принципе позволяет почти мгновенно перемещаться между ними.

Варп-привод

Основная статья: Варп-привод

Теоретический принцип для быстрее света (FTL) варп-двигатель для космических кораблей предполагает использование отрицательной энергии. В Алькубьерре драйв представляет собой решение уравнений Эйнштейна общая теория относительности, в котором пузырь пространства-времени быстро перемещается за счет расширения пространства позади него и сужения пространства перед ним.[4]

Смотрите также

использованная литература

Встроенные заметки

  1. ^ Алан Гут Инфляционная Вселенная: поиски новой теории космического происхождения (1997), Random House, ISBN  0-224-04448-6 Приложение: Гравитационная энергия демонстрирует отрицательность гравитационной энергии.
  2. ^ Стивен Хокинг; Великий замысел, 2010, стр.180.
  3. ^ Эверетт, Аллен; Роман, Томас (2012). Путешествие во времени и варп-двигатели. Издательство Чикагского университета. п.167. ISBN  978-0-226-22498-5.
  4. ^ а б c Форд и Роман 2000
  5. ^ Стивен Хокинг; Краткая история времени, Bantam 1988, страницы 105-107. ISBN  0-593-01518-5
  6. ^ Лопес де Рекальде, Андреа (2017). Стандартная электро-слабая теория, 2-е издание. Моррисвилл, Северная Каролина: LuLu Press, Inc., стр. 65. ISBN  978-1-365-65887-7.

Список используемой литературы

  • Лоуренс Х. Форд и Томас А. Роман; «Отрицательная энергия, червоточины и варп-драйв», Scientific American Январь 2000 г., 282, Страницы 46–53.