Zero-point energy/sv
Inom fysiken W är nollpunktsenergin W den lägsta möjliga energin W som ett kvantmekaniskt W fysiskt system kan ha och är energin för systemets grundtillstånd W. Konceptet föreslogs först av Albert Einstein W och Otto Stern W 1913. Alla kvantmekaniska system har en nollpunktsenergi.
I kvantfältteorin W är det en synonym för vakuumenergin W , en mängd energi som är associerad med vakuumet W i dettomma utrymmet W.
Eftersom nollpunktsenergi är den lägsta möjliga energi som ett system kan ha, kan denna energi inte avlägsnas från systemet. En relaterad term är nollpunktsfält, W som är det lägsta energitillståndet i ett fält; Dvs dess grundtillstånd W , som inte är noll.
Syftet med denna artikel är att förklara det grundläggande konceptet och varför det av forskare anses vara omöjligt att utvinna nollpunktsenergin. Trots att detta är allmänt accepterat, och skälen är allmänt kända, är konceptet allmänt främjat - både för kommersiell vinning och från genuin tro.
För mer information om vetenskapen, och för länkar för vidare studier, se Wikipedia:Nollpunktsenergi .
Grundläggande fysik
I klassisk fysik är energin i ett system relativ, och definieras endast i förhållande till något givet tillstånd (ofta kallat referenstillstånd). Vanligtvis kan man associera ett orörligt system med noll energi, även om det är rent godtyckligt.
Inom kvantfysiken är det naturligt att associera energin med förväntningsvärdet för en viss operator (fysik)|operator, systemets Hamiltonian (kvantmekanik)|Hamiltonian. För nästan alla kvantmekaniska system är det lägsta möjliga förväntade värdet som denna operatör kan erhålla inte noll; detta lägsta möjliga värde kallas nollpunktsenergin. (Varning: Om vi lägger till en godtycklig konstant till Hamiltonian får vi en annan teori som är fysiskt ekvivalent med den tidigare Hamiltonian. På grund av detta är endast relativ energi observerbar, inte den absoluta energin. Detta ändrar inte det faktum att minimum momentum är dock inte noll.)
Ursprunget till en minimal energi som inte är noll kan intuitivt förstås i termer av Heisenbergs osäkerhetsprincip. Denna princip säger att positionen och rörelsemängden för en kvantmekanisk partikel inte båda kan vara kända samtidigt, med godtycklig noggrannhet. Om partikeln är begränsad till en potentiell brunn, är dess position åtminstone delvis känd: den måste vara i brunnen. Således kan man dra slutsatsen att partikeln i brunnen inte kan ha noll momentum, eftersom osäkerhetsprincipen annars skulle kränkas. Eftersom den kinetiska energin för en rörlig partikel är proportionell mot kvadraten på dess hastighet, kan den inte heller vara noll. Detta exempel är dock inte tillämpligt på en fri partikel - vars kinetiska energi kan vara noll.
Inom termodynamik, eftersom temperaturen definieras som den genomsnittliga translationella kinetiska energin för en rörlig partikel, innebär förekomsten av en minimal energi som inte är noll för partikeln att det är omöjligt att uppnå temperaturen på absolut noll.
"Fri energi" enheter
Som ett vetenskapligt koncept är förekomsten av nollpunktsenergi inte kontroversiell även om det kan diskuteras. Men evighetsmaskiner W och andra kraftgenererande enheter baserade på nollpunktsenergi är mycket kontroversiella och avvisas av vanliga forskare. Beskrivningar av praktiska nollpunktsenergianordningar (eller frienergianordningar ) har hittills saknat övertygelse. Experimentella demonstrationer av nollpunktsenergianordningar har hittills saknat trovärdighet. Av skäl som dessa anses anspråk på nollpunktsenergienheter och stora utsikter för nollpunktsenergi som pseudovetenskap W .
När ett förslag bryter mot vetenskapliga lagar är det inte lagar som måste "upprätthållas" - det är en fråga mellan designern och verkligheten (naturen). Lagarna i fråga var inte fördefinierade av människor, utan upptäcktes helt enkelt för länge sedan, och upptäcktes aldrig vara brutna.
Upptäckten av nollpunktsenergi förbättrar inte världens utsikter för evighetsmaskiner W . Mycket uppmärksamhet har ägnats åt ansedd vetenskap som tyder på att nollpunktsenergi är oändlig. Men nollpunktsenergi är en minimienergi under vilken en termodynamisk W -reaktion aldrig kan äga rum, så ingen av denna energi kan tas ut utan att ändra systemet till en annan form där systemet har en lägre nollpunktsenergi. Beräkningen som ligger till grund för Casimir-experimentet, en beräkning baserad på formeln som förutsäger oändlig vakuumenergi, visar att nollpunktsenergin för ett system som består av ett vakuum mellan två plattor kommer att minska med en ändlig hastighet när de två plattorna dras samman. Vakuumenergierna förutsägs vara oändliga, men förändringarna förutsägs vara ändliga. Casimir kombinerade den projicerade förändringshastigheten i nollpunktsenergi med principen om energibevarande för att förutsäga en kraft på plattorna. Den förutsagda kraften, som är mycket liten och experimentellt mättes till att ligga inom 5 % av dess förutsagda värde, är ändlig. [1] Även om nollpunktsenergin kan vara oändlig, finns det ingen teoretisk grund eller praktiska bevis som tyder på att oändliga mängder nollpunktsenergi är tillgängliga för användning, att nollpunktsenergin kan tas ut gratis eller att nollpunktsenergin kan användas i strid med energibesparing.
I princip kvarstår möjligheten att hitta något som irreversibelt kan förändras eller konsumeras för att dra en positiv nettomängd energi genom en nollpunktsenergieffekt. Entusiasmen bör dämpas av insikten att Casimir-effekten producerar små mängder energi och de endast på ett icke-förnybart sätt.
Anteckningar
- ↑ http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Quantum/casimir.html - Artikeln hänvisar till en "underförstådd kraft" från förändringen i energi, vilket är den kraft som krävs för att bevara energi.
För mer läsning, se avsnitten Referenser , Ytterligare läsning och Externa länkar i Wikipedia-artikeln.
