Zero-point energy/es
En física W , la energía de punto cero W es la energía más baja posible W que un sistema físico mecánico cuántico W puede poseer y es la energía del estado fundamental W del sistema. El concepto fue propuesto por primera vez por Albert Einstein W y Otto Stern W en 1913. Todos los sistemas mecánicos cuánticos tienen una energía de punto cero.
En la teoría cuántica de campos W , es un sinónimo de la energía de vacío W , una cantidad de energía asociada con el vacío W del espacio vacío W .
Debido a que la energía del punto cero es la energía más baja posible que puede tener un sistema, esta energía no se puede eliminar del sistema. Un término relacionado es el campo del punto cero, W , que es el estado de energía más bajo de un campo; W es decir, su estado fundamental W , que no es cero.
El objetivo de este artículo es explicar el concepto básico y por qué los científicos consideran que es imposible extraer la energía del punto cero. A pesar de que esto es ampliamente aceptado y las razones son ampliamente conocidas, el concepto se promueve ampliamente, tanto con fines comerciales como por creencia genuina.
Para obtener más detalles sobre la ciencia y enlaces para estudios más profundos, consulte Wikipedia:Energía de punto cero .
Física fundamental
En física clásica, la energía de un sistema es relativa y se define únicamente en relación con un estado determinado (a menudo llamado estado de referencia). Normalmente, se podría asociar un sistema inmóvil con energía cero, aunque hacerlo es puramente arbitrario.
En física cuántica, es natural asociar la energía con el valor esperado de un determinado operador (física), el hamiltoniano (mecánica cuántica) del sistema. Para casi todos los sistemas mecánico-cuánticos, el valor esperado más bajo posible que puede obtener este operador no es cero; este valor más bajo posible se denomina energía de punto cero. (Advertencia: si añadimos una constante arbitraria al hamiltoniano, obtenemos otra teoría que es físicamente equivalente al hamiltoniano anterior. Debido a esto, solo es observable la energía relativa, no la energía absoluta. Sin embargo, esto no cambia el hecho de que el momento mínimo no es cero).
El origen de una energía mínima distinta de cero se puede entender intuitivamente en términos del principio de incertidumbre de Heisenberg. Este principio establece que la posición y el momento de una partícula mecánica cuántica no pueden conocerse simultáneamente, con una precisión arbitraria. Si la partícula está confinada en un pozo de potencial, entonces su posición es al menos parcialmente conocida: debe estar dentro del pozo. Por lo tanto, se puede deducir que dentro del pozo, la partícula no puede tener momento cero, ya que de lo contrario se violaría el principio de incertidumbre. Dado que la energía cinética de una partícula en movimiento es proporcional al cuadrado de su velocidad, tampoco puede ser cero. Este ejemplo, sin embargo, no es aplicable a una partícula libre, cuya energía cinética puede ser cero.
En termodinámica, dado que la temperatura se define como la energía cinética traslacional promedio de una partícula en movimiento, la existencia de una energía mínima distinta de cero de la partícula implica que es imposible alcanzar la temperatura del cero absoluto.
Dispositivos de "energía libre"
Como concepto científico, la existencia de la energía del punto cero no es controvertida, aunque puede ser debatida. Pero las máquinas de movimiento perpetuo W y otros dispositivos de generación de energía basados en la energía del punto cero son muy controvertidos y rechazados por los científicos convencionales. Las descripciones de dispositivos prácticos de energía del punto cero (o dispositivos de energía libre ) han carecido hasta ahora de coherencia. Las demostraciones experimentales de dispositivos de energía del punto cero han carecido hasta ahora de credibilidad. Por razones como estas, las afirmaciones sobre dispositivos de energía del punto cero y las grandes perspectivas para la energía del punto cero se consideran pseudociencia W .
Cuando una propuesta viola leyes científicas, no se trata de leyes que deban "hacerse cumplir": es una cuestión entre el diseñador y la realidad (la naturaleza). Las leyes en cuestión no fueron predefinidas por los seres humanos, sino que simplemente fueron descubiertas hace mucho tiempo y nunca se ha comprobado que hayan sido violadas.
El descubrimiento de la energía del punto cero no mejora las perspectivas mundiales para las máquinas de movimiento perpetuo W . Se ha prestado mucha atención a la ciencia reputada que sugiere que la energía del punto cero es infinita. Pero la energía del punto cero es una energía mínima por debajo de la cual nunca puede tener lugar una reacción termodinámica W , por lo que no se puede retirar ninguna de esta energía sin alterar el sistema a una forma diferente en la que el sistema tenga una energía del punto cero menor. El cálculo que subyace al experimento de Casimir, un cálculo basado en la fórmula que predice la energía del vacío infinita, muestra que la energía del punto cero de un sistema que consiste en un vacío entre dos placas disminuirá a una tasa finita a medida que las dos placas se acercan. Se predice que las energías del vacío serán infinitas, pero se predice que los cambios serán finitos. Casimir combinó la tasa proyectada de cambio en la energía del punto cero con el principio de conservación de la energía para predecir una fuerza sobre las placas. La fuerza predicha, que es muy pequeña y se midió experimentalmente que estaba dentro del 5% de su valor predicho, es finita. [ 1 ] Aunque la energía del punto cero puede ser infinita, no hay ninguna base teórica ni evidencia práctica que sugiera que haya cantidades infinitas de energía del punto cero disponibles para su uso, que la energía del punto cero pueda extraerse de forma gratuita o que la energía del punto cero pueda utilizarse violando la conservación de la energía.
En principio, sigue existiendo la posibilidad de encontrar algo que pueda modificarse o consumirse de manera irreversible para extraer una cantidad neta positiva de energía mediante un efecto de energía de punto cero. El entusiasmo debe moderarse teniendo en cuenta que el efecto Casimir produce cantidades minúsculas de energía y sólo de manera no renovable.
Notas
- ↑ http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Quantum/casimir.html - El artículo se refiere a una "fuerza implícita" del cambio de energía, que es la fuerza requerida por la conservación de la energía.
Para obtener más información, consulte las secciones Referencias , Lecturas adicionales y Enlaces externos del artículo de Wikipedia.
