Co to jest energia ujemna?
Podczas gdy wielu wie, że „energia ujemna” odnosi się do negatywnej chi, negatywnej aury lub innej szkodliwej energii, którą dana osoba emituje, termin ten ma również definicję naukową. Opierając się na zasadzie nieoznaczoności Heisenberga, energia ujemna ma związek z nieodłącznymi fluktuacjami energii występującymi w dowolnej energii lub polu magnetycznym. Ta forma „egzotycznej materii” jest wysoce nieprzewidywalną siłą, o której udowodniono, że istnieje w obrębie pól o zerowej energii. Chociaż trudno jest go zidentyfikować, spekuluje się, że ten rodzaj energii istnieje na krawędzi czarnych dziur, a Stephen Hawking uznał go za niezbędny warunek podróży w czasie.
Koncepcję energii ujemnej zaproponował brytyjski fizyk Paul Adrien Maurice Dirac w 1928 r. Jako składnik równania Diraca. To równanie zostało zaprojektowane tak, aby było zgodne ze standardami szczególnej teorii względności. W tym równaniu Dirac opisał, w jaki sposób stany kwantowe energii dodatniej zostaną zrównoważone przez energię ujemną. Ogólnie rzecz biorąc, te dwa rodzaje energii równoważą się. Zatem negatywna forma energii zwykle nie jest zjawiskiem obserwowalnym. Jednak w przypadku czystej próżni, ujemne stany energii zostaną wyrażone dla wszystkich atomów w próżni, podczas gdy nie zostaną wyrażone żadne dodatnie stany energii. Ta koncepcja jest nazywana morzem Diraca.
Teoretycznie dziura może rozwinąć się w morzu Diraca, jeśli zbłąkany promień gamma zderzy się z elektronami w ujemnym stanie energii, przekształcając je w elektron naładowany dodatnio. Taka dziura w morzu Diraca zachowywałaby się w sposób przeciwny do oryginalnego, ujemnie naładowanego elektronu. Nowy dodatnio naładowany elektron byłby przykładem antymaterii. Dlatego antymaterii nie należy mylić z ujemnym stanem energii.
W 1948 roku holenderski fizyk Hendrick Casimir przewidział, że między dwiema nienaładowanymi, równoległymi płytami może istnieć niewielka siła przyciągania. Gdyby płytki spoczywały bardzo blisko siebie, wytwarzana jest energia ujemna, ponieważ liczba fal elektromagnetycznych między dwiema płytami staje się mniejsza niż w otaczającej przestrzeni. Zasadniczo, ujemny stan energii pojawia się, gdy długości fal cząstek w pewnym obszarze przestrzeni kosmicznej są mniejsze niż zwykle mierzone.
Prognozy Casimira zaobserwowano w dwóch osobnych eksperymentach. Pierwszy eksperyment miał miejsce w 1958 r. I był nadzorowany przez MJ Sparnaaya. Dało to wyniki zgodne z teoriami Casimira. Drugi eksperyment Steve'a K. Lamoreaux został przeprowadzony w 1997 r. Zamiast użyć dwóch płyt w eksperymencie, Lamoreaux połączył pojedynczą płytkę z inną płytką, która była częścią prawie precyzyjnej kuli. Ten eksperyment potwierdził również przewidywania Casimira. Chociaż ujemne stany energii mogą nie być obserwowalne, zostały one udowodnione zarówno teoretycznie, jak i za pomocą eksperymentu.