Co to jest energia punktu zerowego?

Energia punktu zerowego to niewielka ilość energii, która istnieje w całej przestrzeni. Jest również znany jako energia próżni. Innymi słowy, energia punktu zerowego jest najniższą możliwą energią, jaką może posiadać kwantowo-mechaniczny układ fizyczny, zwany inaczej energią stanu podstawowego. Pojęcie i koncepcja zostały w ostatnim dziesięcioleciu dokooptowane przez pseudonaukowych zwolenników darmowej energii, ale pierwotnie zaproponowali je Albert Einstein i Otto Stern w 1913 r. Układ kwantowo-mechaniczny, który odpowiada energii punktu zerowego, jest nazywany zerowym pole punktowe.

Istnienie energii punktu zerowego zostało eksperymentalnie potwierdzone w tak zwanym eksperymencie Casimira. Eksperyment Casimira polega na umieszczeniu dwóch nienaładowanych metalowych płyt bardzo blisko siebie w próżni. Wrażliwy sprzęt ujawnia, że ​​istnieje niewielka atrakcja - lub czasami odpychanie, w zależności od układu - między nimi, nawet przy całkowitym braku jakiejkolwiek innej siły.

Można to wytłumaczyć terminami wirtualnych cząstek, które migają i znikają z kwadrili razy na sekundę wokół płyt. Stopień separacji między płytami ogranicza rodzaj cząstek, które mogą mrugać, a jeśli płytki są bardzo blisko, tworzy to ciśnienie netto do wewnątrz. Gdy płytki są umieszczone 10 nanometrów (około 100 razy średnica atomu) od siebie, ciśnienie jest równe około 1 atmosferze.

Energia punktu zerowego przejawiająca się efektem Casimira jest bardzo mała, więc jest wysoce wątpliwe, czy można by ją wykorzystać do stworzenia urządzeń „darmowej energii”, jak twierdzą ludzie od dziesięcioleci. Efekt Casimira jest jednak bardzo interesującym zjawiskiem fizycznym i obszarem aktywnych badań. Ponieważ efekt Casimira staje się dominującą siłą działającą na bardzo krótkich skalach przy braku ładunków elektromagnetycznych, zrozumienie, że jest to bardzo istotne przy projektowaniu małych maszyn, w tym mikromaszyn i nanomaszyn.

Jedno wczesne obliczenie wielkości energii punktu zerowego obliczyło, że całkowita energia w jednym metrze sześciennym próżni wystarczyłaby do zagotowania wszystkich oceanów świata. Ta liczba mogła zainspirować niefizycznych fizyków, by tęsknie wyobrazić sobie, że można ją łatwo wykorzystać do wytworzenia darmowej energii. Stało się jednak jasne, że obliczenia te wydają się być sprzeczne z pierwszą zasadą termodynamiki i naszym rozumieniem kosmologii wszechświata. Nie bierze pod uwagę, że początkowa wartość energii w Wielkim Wybuchu stopniowo malełaby wraz z rozszerzaniem się wszechświata. To zamieszanie doprowadziło fizyków do podjęcia zdecydowanego modelu gęstości energii punktu zerowego, który byłby zgodny z obserwacjami.