Co je negativní energie?

Zatímco mnozí znají „negativní energii“, která odkazuje na negativní čchi, negativní auru nebo jinak škodlivou energii, kterou člověk rozdává, tento termín má také vědeckou definici. Na základě Heisenbergova principu nejistoty má negativní energie co do činění s vlastními výkyvy energie, které existují v jakékoli energii nebo magnetickém poli. Tato forma „exotické hmoty“ je vysoce nepředvídatelnou silou, o které bylo prokázáno, že existuje uprostřed polí nulové energie. Ačkoli je obtížné tuto energii identifikovat, spekuluje se, že tento typ energie existuje na pokraji černých děr, a byl citován jako nezbytný předpoklad pro cestování časem Stephenem Hawkingem.

Koncept negativní energie byl navržen britským fyzikem Paulem Adrienem Maurice Diracem v roce 1928 jako součást Diracova rovnice. Tato rovnice byla navržena tak, aby byla v souladu se standardy speciální relativity. V této rovnici Dirac popsal, jak by kvantové stavy pozitivní energie byly kompenzovány zápornou energií. Obecně se tyto dva druhy energie vzájemně vyrovnají. Negativní forma energie tedy obvykle není pozorovatelným jevem. Avšak v případě čistého vakua budou negativní energetické stavy vyjádřeny pro všechny atomy ve vakuu, zatímco žádné pozitivní energetické stavy nebudou vyjádřeny. Tento koncept se označuje jako Diracké moře.

Teoreticky se v Diracově moři může vyvinout díra, pokud se zbloudilý paprsek gama srazí s elektrony v negativním stavu energie, čímž jej převede na kladně nabitý elektron. Taková díra v Diracově moři by se chovala opačně než původní záporně nabitý elektron. Nový pozitivně nabitý elektron by byl příkladem antihmoty. Antihmota by se tedy neměla zaměňovat s negativním stavem energie.

V roce 1948 nizozemský fyzik Hendrick Casimir předpověděl, že mezi dvěma nenabitou paralelní deskou ve vakuu může existovat malá přitažlivá síla. Pokud desky spočívají extrémně blízko sebe, vzniká negativní energie, protože počet elektromagnetických vln mezi těmito dvěma deskami je menší než počet okolního prostoru. Negativní stav energie se v podstatě projeví, když jsou vlnové délky částic v určité oblasti prostoru menší než to, co lze normálně měřit.

Casimirovy předpovědi byly pozorovány ve dvou samostatných experimentech. První experiment nastal v roce 1958 a byl pod dohledem MJ Sparnaaye. To přineslo výsledky, které byly v souladu s Casimirovými teoriemi. Druhý experiment, Steve K. Lamoreaux, byl proveden v roce 1997. Namísto použití dvou desek v experimentu Lamoreaux spároval jednu desku s jinou deskou, která byla součástí téměř přesné koule. Tento experiment také potvrdil Casimirovy předpovědi. I když negativní stavy energie nemusí být pozorovatelné, byly prokázány jak teoreticky, tak experimentem.