Hvad er negativ energi?

Mens mange ved "negativ energi" for at henvise til den negative chi, negative aura eller på anden måde skadelig energi, som en person afgiver, har udtrykket også en videnskabelig definition. Baseret på Heisenberg-usikkerhedsprincippet har negativ energi at gøre med de iboende energisvingninger, der findes i enhver energi eller magnetisk felt. Denne form for "eksotisk stof" er en meget uforudsigelig kraft, der har vist sig at eksistere midt i felter med nul energi. Selv om det er vanskeligt at identificere, spekuleres denne type energi i at eksistere ved randen af ​​sorte huller og er blevet nævnt som en nødvendig forudsætning for tidsrejser af Stephen Hawking.

Begrebet negativ energi blev foreslået af den britiske fysiker Paul Adrien Maurice Dirac i 1928 som en del af Dirac-ligningen. Denne ligning var designet til at være i overensstemmelse med standarderne for særlig relativitet. I denne ligning beskrev Dirac, hvordan kvantetilstander med positiv energi ville blive opvejet af negativ energi. Generelt vil disse to energityper afbalancere hinanden. Således er en negativ form for energi normalt ikke et observerbart fænomen. I tilfælde af et rent vakuum vil negative energitilstander imidlertid blive udtrykt for alle atomer i vakuumet, mens der ikke udtrykkes positive energitilstander. Dette koncept kaldes Dirac havet.

Teoretisk kan et hul udvikle sig i Dirac-havet, hvis en omstrejfede gammastråle kolliderer med elektroner i en negativ energitilstand og således omdanner det til et positivt ladet elektron. Et sådant hul i Dirac-havet ville opføre sig på den modsatte måde af det originale, negativt ladede elektron. Den nye positivt ladede elektron ville være et eksempel på antimaterie. Antimaterie bør således ikke forveksles med en negativ energitilstand.

I 1948 forudsagde den hollandske fysiker Hendrick Casimir, at der kunne eksistere en lille attraktiv styrke mellem to uopladede, parallelle plader i et vakuum. Hvis pladerne hviler ekstremt tæt på hinanden, produceres negativ energi, da antallet af elektromagnetiske bølger mellem de to plader bliver mindre end det omgivende rum. I det væsentlige bliver en negativ energitilstand til stede, når bølgelængderne af partikler i et bestemt rumområde er mindre end hvad der normalt måles.

Casimirs forudsigelser er blevet observeret i to separate eksperimenter. Det første eksperiment fandt sted i 1958 og blev overvåget af MJ Sparnaay. Det gav resultater, der var i overensstemmelse med Casimirs teorier. Det andet eksperiment af Steve K. Lamoreaux blev udført i 1997. I stedet for at bruge to plader i eksperimentet parrede Lamoreaux en enkelt plade med en anden plade, der var en del af en næsten præcis sfære. Dette eksperiment bekræftede også Casimirs forudsigelser. Selv om negative energitilstander muligvis ikke kan observeres, er de blevet bevist både teoretisk såvel som ved hjælp af eksperiment.