Zero-point energy/it
Esplora il concetto fondamentale di energia del punto zero nella meccanica quantistica su Appropedia.
In fisica W , l' energia di punto zero W è la più bassa energia possibile W che un sistema fisico quantistico W può possedere ed è l'energia dello stato fondamentale W del sistema. Il concetto fu proposto per la prima volta da Albert Einstein W e Otto Stern W nel 1913. Tutti i sistemi quantistici hanno un'energia di punto zero.
Nella teoria quantistica dei campi W è sinonimo di energia del vuoto W , una quantità dienergia associata al vuoto W dello spazio vuoto W.
Poiché l'energia di punto zero è la minima energia possibile che un sistema possa avere, questa energia non può essere rimossa dal sistema. Un termine correlato è il campo di punto zero, W, che è lo stato di energia più bassa di un campo; W, cioè il suo stato fondamentale W , che è diverso da zero.
Lo scopo di questo articolo è spiegare il concetto di base e perché gli scienziati ritengono impossibile estrarre l'energia del punto zero. Nonostante questo sia ampiamente accettato e le ragioni ampiamente note, il concetto è ampiamente promosso, sia per fini commerciali che per convinzione.
Per maggiori dettagli scientifici e link per ulteriori approfondimenti, vedere Wikipedia:Energia del punto zero .
Fisica fondamentale
Nella fisica classica, l'energia di un sistema è relativa ed è definita solo in relazione a un dato stato (spesso chiamato stato di riferimento). Tipicamente, si potrebbe associare un sistema immobile a energia nulla, sebbene ciò sia puramente arbitrario.
In fisica quantistica, è naturale associare l'energia al valore atteso di un certo operatore, l'Hamiltoniana del sistema. Per quasi tutti i sistemi quantistici, il valore atteso più basso possibile che questo operatore può ottenere è diverso da zero; questo valore più basso possibile è chiamato energia di punto zero. (Avvertenza: se aggiungiamo una costante arbitraria all'Hamiltoniana, otteniamo un'altra teoria fisicamente equivalente all'Hamiltoniana precedente. Per questo motivo, solo l'energia relativa è osservabile, non quella assoluta. Ciò non cambia tuttavia il fatto che la quantità di moto minima sia diversa da zero.)
L'origine di un'energia minima diversa da zero può essere intuitivamente compresa in termini del principio di indeterminazione di Heisenberg. Questo principio afferma che la posizione e la quantità di moto di una particella quantistica non possono essere entrambe note simultaneamente, con accuratezza arbitraria. Se la particella è confinata in una buca di potenziale, allora la sua posizione è almeno in parte nota: deve trovarsi all'interno della buca. Pertanto, si può dedurre che all'interno della buca la particella non può avere quantità di moto nulla, altrimenti il principio di indeterminazione verrebbe violato. Poiché l'energia cinetica di una particella in movimento è proporzionale al quadrato della sua velocità, non può essere nulla. Questo esempio, tuttavia, non è applicabile a una particella libera, la cui energia cinetica può essere nulla.
In termodinamica, poiché la temperatura è definita come l'energia cinetica traslazionale media di una particella in movimento, l'esistenza di un'energia minima diversa da zero della particella implica che è impossibile raggiungere la temperatura dello zero assoluto.
Dispositivi a "energia libera"
Come concetto scientifico, l'esistenza dell'energia del punto zero non è controversa, sebbene possa essere oggetto di dibattito. Tuttavia, le macchine a moto perpetuo W e altri dispositivi di generazione di energia basati sull'energia del punto zero sono altamente controversi e respinti dagli scienziati tradizionali. Le descrizioni di dispositivi pratici a energia del punto zero (o dispositivi a energia libera ) sono finora mancate di coerenza. Le dimostrazioni sperimentali di dispositivi a energia del punto zero sono finora mancate di credibilità. Per ragioni come queste, le affermazioni sui dispositivi aenergia del punto zero e le grandi prospettive per l'energia del punto zero sono considerate pseudoscienza W.
Quando una proposta viola le leggi scientifiche, queste non sono leggi che devono essere "applicate": è una questione tra il progettista e la realtà (la natura). Le leggi in questione non sono state predefinite dagli esseri umani, ma semplicemente scoperte molto tempo fa e mai violate.
La scoperta dell'energia del punto zero non migliora le prospettive mondiali per le macchine a moto perpetuo W. Molta attenzione è stata data a studi scientifici autorevoli che suggeriscono che l'energia del punto zero sia infinita. Ma l'energia del punto zero è un'energia minima al di sotto della quale una reazione termodinamica W non può mai aver luogo, quindi nessuna di questa energia può essere sottratta senza alterare il sistema in una forma diversa in cui il sistema ha un'energia del punto zero inferiore. Il calcolo alla base dell'esperimento di Casimir, un calcolo basato sulla formula che prevede un'energia del vuoto infinita, mostra che l'energia del punto zero di un sistema costituito da un vuoto tra due piastre diminuirà a un tasso finito man mano che le due piastre vengono avvicinate. Si prevede che le energie del vuoto siano infinite, ma che le variazioni siano finite. Casimir ha combinato il tasso di variazione previsto dell'energia del punto zero con il principio di conservazione dell'energia per prevedere una forza sulle piastre. La forza prevista, che è molto piccola e che è stata misurata sperimentalmente entro il 5% del suo valore previsto, è finita. [ 1 ] Anche se l'energia del punto zero potrebbe essere infinita, non esiste alcuna base teorica o prova pratica che suggerisca che quantità infinite di energia del punto zero siano disponibili per l'uso, che l'energia del punto zero possa essere prelevata gratuitamente o che l'energia del punto zero possa essere utilizzata violando la conservazione dell'energia.
In linea di principio, rimane la prospettiva di trovare qualcosa che possa essere alterato o consumato in modo irreversibile per ricavare una quantità netta di energia positiva attraverso un effetto di energia di punto zero. L'entusiasmo dovrebbe essere mitigato dalla consapevolezza che l'effetto Casimir produce quantità di energia minime, e solo in modo non rinnovabile.
Note
- ↑ http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Quantum/casimir.html - L'articolo fa riferimento a una "forza implicita" derivante dalla variazione di energia, che è la forza richiesta dalla conservazione dell'energia.
Per ulteriori approfondimenti, vedere le sezioni Riferimenti , Ulteriori letture e Collegamenti esterni dell'articolo di Wikipedia.
