În fizică W , energia punctului zero W este cea mai mică energie posibilă W pe care o poate avea un sistem fizic W mecanic cuantic și este energia stării fundamentale W a sistemului. Conceptul a fost propus pentru prima dată de Albert Einstein W și Otto Stern W în 1913. Toate sistemele mecanice cuantice au o energie de punct zero.
În teoria cuantică a câmpului W , este un sinonim pentru energia de vid W , o cantitate de energie asociată cu vidul W al spațiului gol W .
Deoarece energia punctului zero este cea mai mică energie posibilă pe care o poate avea un sistem, această energie nu poate fi îndepărtată din sistem. Un termen înrudit este câmpul cu punct zero, W care este starea de energie cea mai scăzută a unui câmp; W adică starea sa fundamentală W , care este diferită de zero.
Scopul acestui articol este de a explica conceptul de bază și de ce oamenii de știință consideră că este imposibil să extragă energia punctului zero. În ciuda faptului că acest lucru este larg acceptat și motivele larg cunoscute, conceptul este promovat pe scară largă - atât pentru câștig comercial, cât și din credință autentică.
Pentru mai multe detalii despre știință și pentru link-uri pentru studii suplimentare, consultați Wikipedia:Zero-point energy .
Fizica fundamentală
În fizica clasică, energia unui sistem este relativă și este definită numai în raport cu o anumită stare dată (numită adesea stare de referință). De obicei, s-ar putea asocia un sistem nemișcat cu energie zero, deși a face acest lucru este pur arbitrar.
În fizica cuantică, este firesc să asociem energia cu valoarea așteptată a unui anumit operator (fizică)|operator, Hamiltonianul (mecanica cuantică)|Hamiltonianul sistemului. Pentru aproape toate sistemele mecanice cuantice, cea mai mică valoare posibilă de așteptare pe care o poate obține acest operator nu este zero; această valoare cea mai mică posibilă se numește energia punctului zero. (Avertisment: dacă adăugăm o constantă arbitrară la Hamiltonian, obținem o altă teorie care este echivalentă fizic cu Hamiltonianul anterior. Din această cauză, numai energia relativă este observabilă, nu energia absolută. Acest lucru nu schimbă faptul că minimul impulsul este însă diferit de zero.)
Originea unei energii minime care nu este zero poate fi înțeleasă intuitiv în termenii principiului incertitudinii Heisenberg. Acest principiu afirmă că poziția și impulsul unei particule mecanice cuantice nu pot fi cunoscute ambele simultan, cu o precizie arbitrară. Dacă particula este limitată la un puț potențial, atunci poziția sa este cel puțin parțial cunoscută: trebuie să fie în interiorul puțului. Astfel, se poate deduce că în interiorul sondei, particula nu poate avea impuls zero, deoarece altfel ar fi încălcat principiul incertitudinii. Deoarece energia cinetică a unei particule în mișcare este proporțională cu pătratul vitezei sale, nici ea nu poate fi zero. Acest exemplu, totuși, nu este aplicabil unei particule libere - a cărei energie cinetică poate fi zero.
În termodinamică, deoarece temperatura este definită ca energia cinetică de translație medie a unei particule în mișcare, existența unei energii minime diferite de zero a particulei implică faptul că este imposibil să se atingă temperatura de zero absolut.
Dispozitive cu „energie gratuită”.
Ca concept științific, existența energiei punctului zero nu este controversată, deși poate fi dezbătută. Dar mașinile cu mișcare perpetuă W și alte dispozitive de generare a energiei bazate pe energia punctului zero sunt foarte controversate și respinse de oamenii de știință. Descrierile dispozitivelor practice cu energie punct zero (sau dispozitive cu energie liberă ) au lipsit până acum de consecvență. Demonstrațiile experimentale ale dispozitivelor cu energie punct zero au lipsit până acum de credibilitate. Din motive precum acestea, pretențiile privind dispozitivele cu energie punct zero și perspective mari pentru energia punctului zero sunt considerate pseudoștiință W .
Când o propunere încalcă legile științifice, acestea nu sunt legi care trebuie „aplicate” - este o chestiune între proiectant și realitate (natura). Legile în cauză nu au fost predefinite de oameni, ci pur și simplu descoperite cu mult timp în urmă și nu s-au găsit niciodată încălcate.
Descoperirea energiei punctului zero nu îmbunătățește perspectivele lumii pentru mașinile cu mișcare perpetuă W . S-a acordat multă atenție științei reputate care sugerează că energia punctului zero este infinită. Dar energia punctului zero este o energie minimă sub care o reacție termodinamică W nu poate avea loc niciodată, astfel că nici una din această energie nu poate fi retrasă fără a modifica sistemul într-o formă diferită în care sistemul are o energie de punct zero mai mică. Calculul care stă la baza experimentului Casimir, un calcul bazat pe formula care prezice energia vidului infinit, arată că energia punctului zero a unui sistem format dintr-un vid între două plăci va scădea la o rată finită pe măsură ce cele două plăci sunt trase împreună. Energiile de vid sunt prezise a fi infinite, dar schimbările sunt prezise a fi finite. Casimir a combinat rata de schimbare proiectată a energiei punctului zero cu principiul conservării energiei pentru a prezice o forță pe plăci. Forța prezisă, care este foarte mică și a fost măsurată experimental ca fiind în 5% din valoarea sa prezisă, este finită. [1] Chiar dacă energia punctului zero ar putea fi infinită, nu există nicio bază teoretică sau dovezi practice care să sugereze că sunt disponibile cantități infinite de energie punct zero, că energia punctului zero poate fi retrasă gratuit sau că energia punctului zero poate fi retrasă gratuit. poate fi folosit cu încălcarea conservării energiei.
În principiu, rămâne perspectiva de a găsi ceva care poate fi modificat sau consumat ireversibil pentru a atrage o cantitate netă pozitivă de energie printr-un efect de energie de punct zero. Entuziasmul ar trebui temperat de conștientizarea faptului că efectul Casimir produce cantități mici de energie și cele doar într-un mod neregenerabil.
Note
- ↑ http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Quantum/casimir.html - Articolul se referă la o „forță implicită” din schimbarea energiei, care este forța cerută de conservarea energiei.
Pentru mai multe citiri, consultați secțiunile Referințe , Lectură suplimentară și Legături externe ale articolului Wikipedia.
