انرژی خلاء

بیگ بنگ: یک ظرف محتوای هوا را در نظر بگیرید. اگر هوای داخل ظرف را با یک پمپ خارج کنیم در ظرف چه چیزی باقی می ماند؟ تا قبل از شکل گیری نظریه کوانتومی در قرن بیستم فیزیکدان ها معتقد بودند که در این ظرف هیچ چیزی باقی نمی ماند اما نظریه کوانتومی نگاه فیزیکدان ها را به مفهوم خلاء برای همیشه تغییر داد.

12e04f448a136cf5312be3e1eac51a69
امروزه از نگاه فیزیک کوانتومی باید گفت که خلاء در واقع خالی نیست بلکه برعکس مملو از انرژی است اما ببینیم چرا؟ علت صفر نبودن انرژی خلاء به رابطه عدم قطعیت هایزنبرگ باز می گردد. براساس رابطه عدم قطعیت، مقدار انرژی یک سیستم همواره با گذشت زمان، افت و خیز دارد و بنابراین انرژی سیستم حتی در خلاء نیز نمی تواند مطلقا برابر صفر باشد. به بیان دقیق تر و براساس نظریه میدان کوانتومی می توان گفت که خلاء همواره حاوی میدان هایی است که افت و خیز می کنند.

از این دیدگاه، خلاء را می توان به اقیانوسی تشبیه کرد که برخلاف تصور فیزیک کلاسیک هیچ گاه ساکن نبوده بلکه همیشه مواج و متلاطم است.بر مبنای نظریه میدان کوانتومی، این امواج در واقع انبوه فوتون ها و ذرات دیگری هستند که مستمرا از دل خلاء پدید آمده و لحظه ای بعد محو می شوند. این امواج فوتون ها در تمامی طول موج ها در گستره خلاء حضور دارند و بنابراین خلاء همواره حاوی مقدار مشخصی انرژی است. اما با توجه به آنکه این انرژی در تمامی گستره خلاء کیهانی و در همه جهان بطور یکسان وجود دارد، آیا راهی برای آشکار سازی آن به لحاظ تجربی وجود دارد؟

در سال ۱۹۴۸ یک فیزیکدان هلندی به نام هندریک کازیمیر توانست پاسخی برای این پرسش بیابد. محاسبات کازیمیر نشان می داد چنانچه دو صفحه فلزی بدون بار الکتریکی را در فاصله کمتر از چند میکرون از همدیگر در محیط خلاء قرار دهیم باید به واسطه وجود انبوه فوتون های موجود در خلاء که مستمرا از دو طرف به این صفحات ضربه وارد می کنند، نیروی جاذبه ای مابین این دو صفحه برقرار می شود. در آن زمان خود کازیمیر با انجام آزمایشاتی سعی کردوجود این نیروی جاذبه اسرار آمیز را – که امروه اصطلاحا « اثر کازیمیر » نامیده می شود – در عمل بررسی کند اما آزمایشات او از دقت کافی برخوردار نبودند تا اینکه سرانجام ۱۰ سال بعد، یکی از فیزیکدانان همکار او در آزمایشگاه پژوهشی شرکت فیلیپس بنام مارکوس اسپارنای توانست برای نخستین بار از وجود انرژی خلاء بطور تجربی و عملی پرده بردارد.

casimirsphere_mohideen

غلتش گوی فلزی: چند سال پیش فیزیکدان های دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید برای نخستین بار موفق شدند یک گوی فلزی کوچک به شعاع یک دهم میلی متر را – که تصویرآن را در زیر میکروسکوپ مشاهده می کنید – تنها به کمک انرژی خلاء و به واسطه اثر کازیمیر به غلتش در آورند.

با توجه به آنکه انرژی خلاء در همه جا بصورت بی پایان وجود دارد فیزیکدان ها در تلاشند تا راه هایی را برای استفاده عملی از این انرژی فراگیر و تمامی نشدنی بیابند. بعنوان مثال با توجه به اینکه اثر کازیمیر در فواصل کمتر از چند میکرون ظاهر می وشد بعضی فیزیکدان ها به این فکر افتاده اند که انرژی خلاء را برای راه اندازی ماشین ها و روبات های میکرومتری استفاده کنند. البته از آنجایی که هنوز تمامی میدان های موجود در جهان برای بشر شناخته شده نیست نمی توان مقدار کل انرژی موجود در حجم مشخصی از خلائ را بطور دقیق تخمین زد؛ اما بعضی فیزیکدان ها معتقدند که مقدار این انرژی می تواند فوق العاده زیاد یا حتی نامتناهی باشد. به هر حال امروزه خلاء – که در فیزیک کلاسیک صرفا به معنای هیچ بود – عملا به یکی از عجیب ترین و راز آمیزترین پدیده های جهان تبدیل شده است.

دانستنی ها

image_pdfimage_print
(38 نفر , میانگین : 4٫79 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=6788

سمیر الله وردی

کارشناس عمران، علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فیزیک و تکنولوژی های جدید می باشد و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۷ پاسخ‌ها

  1. ali گفت:

    چون طبق معادله هم ارزی جرم و انرژی آلبرت انیشتین ماده با یه ضریب تناسب ( مجذور سرعت نور ) با انرژی برابره پس انرژی خلا هم که طبق اثر کازمایر وجودش اثبات شده برابر با ماده معادل با اون هست که بازهم نشون میده که هرچی به سمت (( بی چیزی )) بریم ( بی چیزی یا همون خلا کوانتومی ) احتمال آفریده شدن یا همون به وجود اومدن (( چیز )) بیشتره . به بیان دیگه اثر کازمایر نشون میده جهان از بی چیزی (( مطلق )) به وجود اومده . البته احتمال این هم هست که ماده معادل با انرژی خلا همون ماده تاریک باشه .

  2. ali گفت:

    از دوتا دستاورد بزرگ علمی در آینده ای نه چندان دور هم به صورت تجاری و هم غیر تجاری به صورت خیلی گسترده و کاربردی استفاده میشه : یکی همین استفاده از انرژی خلا هست که آینده بازار انرژی جهان رو متحول و یه جورایی کن فیکون میکنه یکی هم استفاده از ضد گرانش . احتمالا تو دو سه دهه آینده این دوتا دستاورد بزرگ علمی حسابی تو دنیا سر و صدا به پا میکنه و ازش استفاده های زیادی میشه و همه چیز زندگی رو تحت تاثیر قرار میده .

  3. ali گفت:

    در مورد انرژی خلا همین بس که یه دانشمند گفته بود با انرژی خلا میشه خیلی راحت آب یه اقیانوس رو گرم کرد ! . دیگه باقی ماجرا رو خودتون تصور کنید . یعنی در آینده مشکلی به اسم مشکل انرژی اساسا وجود نداره . حالا حسابش رو بکنید سال ۲۰۱۳ که این پیشرفت ها واقعا وجود داره مثلا ۱۰۰۰ سال دیگه ( سال ۳۰۱۳ ) بشر به چه پیشرفت و توسعه ای میرسه و مرزهای دانش تا کجا پیش میره !؟ . واقعا تصورش هم مشکله ! .

  4. عاشق فیزیک گفت:

    واقعا مطلب جالبی بود ممنون…ولی کی برسه که علم بشر انقدر پیشرفت کنه که بتونه از این انرژی استفاده کنه…!!!

  5. بهزاد گفت:

    مطالب این سایت اخبار علمی است و عده ای از خوانندگان طوری درباره این مطالب اظهار نظر می کنند که گویی این مطالب، مقالات علمی هستند. پیشنهاد می کنم برای پرهیز از ترویج شبه علم، این موضوع را گوشزد نمایید. (بعنوان مثال اثر کازیمیر بدون آگاهی از فرض های آن و بدون فرمول بندی ریاضی و صرف توصیف آن در بهترین حالت ممکن است با پیوند فلزی اشتباه گرفه شود)

  6. محمدرضا قلیچ خانی گفت:

    پس یعنی رسیدن به دمای صفر مطلق هم نا ممکن است زیرا در صفر مطلق انرژی وجود ندارد و با توجه به این مطلب این ناممکن است

  7. mohamadhosein گفت:

    این که میگن خلا مطلق ممکن نیست به دلیل همین مکانیک کوانتومه یا (اصلا قبل از این که در نظر بگیریم با توجه به مکانیک کوانتوم این ذره ها در حال به وجود اومدن و از بین رفتن اند) به این دلیله که اصلا جایی وجود نداره که کلا خالی از ماده باشه و یا نمیشه مثلا داخل یک ظرف رو کاملا خالی از ماده (هوا) کرد و فشارش رو صفر کرد؟!
    بعد حالا اگه توی خلا این ذرات همیشه به جود میان و از بین میرن و خلا مطلق نیست و دارای ماده هست دارای دما هم هست؟ دماش رو میشه اندازه گیری کرد؟ این ذرات در حال نوسان دمایی ندارند؟
    آیا این ذره هایی که همواره در حال نوسان در خلا هستند و این خلا که مطلق نیست علاوه بر انتقال حرارت تشعشی انتقال حرارت با هدایت و جا به جایی هم داره ؟!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *