Kuantum Köpüğü Nedir? Uzay Kuantum Köpüğü ile Mi Dolu?

Uzaya mikroskop altında bakın ve ne görüyorsunuz? Hiçbir şey. 1.000 kez büyütün. Hiçbir şey. 1.000.000 kez büyütün. Hala hiçbir şey. 1.000.000.000 kez büyüt. Kesinlikle hiçbir şey. Bu noktada, ortalama bir insan muhtemelen uzayın aslında hiçbir şey olmadığı sonucuna varacaktır. Sonuçta bu sezgisel bir anlam ifade ediyor ve ayrıca gerçek mikroskopların büyütme gücünün çok ötesindeyiz. Bununla birlikte, kuantum fizikçileri ortalama insanlar değildir. Teorik mikroskoplarla donanmış, büyütmeye devam ediyorlar, hiçbir şey kalmayıncaya kadar boş uzayın derinliklerine ve derinliklerine bakıyorlar, aniden bir şey görüyorlar...

Uzaya mikroskop altında bakın ve ne görüyorsunuz? Hiçbir şey. 1.000 kez büyütün. Hiçbir şey. 1.000.000 kez büyütün. Hala hiçbir şey. 1.000.000.000 kez büyüt. Kesinlikle hiçbir şey.

Bu noktada, ortalama bir insan muhtemelen uzayın aslında hiçbir şey olmadığı sonucuna varacaktır. Sonuçta bu sezgisel bir anlam ifade ediyor ve ayrıca gerçek mikroskopların büyütme gücünün çok ötesindeyiz.

Bununla birlikte, kuantum fizikçileri ortalama insanlar değildir. Teorik mikroskoplarla donanmış, büyütmeye devam ediyorlar, hiçbir şey kalmayıncaya kadar boş uzayın derinliklerine ve derinliklerine bakıyorlar, aniden bir şey görüyorlar.

Bir şey, topluca kuantum köpüğü olarak adlandırılan sanal parçacıklardan oluşan bir koleksiyondur. Kuantum fizikçilerine göre, sanal parçacıklar, bira köpüğündeki kabarcıklar gibi, uzay-zamanın dokusunda kısa süreli dalgalanmalar olarak var oluyor.

"Kuantum köpüğündeki 'kabarcıklar' atomik çekirdeklerden katrilyonlarca kat daha küçüktür ve bir saniyenin sonsuz küçük kesirleri için - veya 'kuantum dilinde', Planck Süresi için Planck Uzunluğu boyutunda,” Eric Perlman, a Florida Teknoloji Enstitüsü'nden Fizik ve Uzay Bilimleri Profesörü, diyor.

Bu kadar küçük bir şey açıkça doğrudan gözlemlenmedi. Öyleyse neden bu kuantum köpüğün var olduğundan bu kadar emin olabiliriz? Bunun en büyük kanıtlarından biri, 1947'de Hollandalı fizikçiler Hendrik Casimir ve Dirk Polder tarafından tahmin edildi. Fermilab'ın kıdemli deneysel fizikçisi Don Lincoln, PBS için sözde "Casimir Etkisi" ni şöyle açıkladı:

Kuantum köpüğü gerçekti, diye düşündüler, parçacıklar uzayda her yerde olmalıydı. Dahası, parçacıklar da bir dalga yapısına sahip olduklarından, her yerde dalgalar olmalıdır. Böylece hayal ettikleri şey, yan yana yerleştirilmiş iki paralel metal plakaya sahip olmaktı. Kuantum köpüğü hem plakalar arasında hem de plakaların dışında mevcut olacaktır. Ancak plakalar birbirine yakın yerleştirildiğinden, plakalar arasında yalnızca kısa dalgalar olabilirken, bunların dışında kısa ve uzun dalga boylu dalgalar olabilir. Bu dengesizlik nedeniyle, plakaların dışındaki dalgaların fazlalığı, aralarındaki daha az sayıda dalgayı bastırarak iki plakayı bir araya getirmelidir. İlk tahmin edilmesinden otuz yıl sonra, bu etki niteliksel olarak gözlemlendi. 1997'de doğru ölçüldü.

Uzayın, temelde köpüklü, kaotik bir karmaşa olduğu fikri, evreni anlamamız için büyük sonuçlara sahiptir.

Sicim kuramcısı ve Columbia Üniversitesi profesörü Brian Greene, The Elegant Universe adlı kitabında "O kadar kısa mesafeli ölçeklerde genel görelilik ve kuantum mekaniği arasındaki temel uyumsuzlukla karşılaşıyoruz" diye yazdı. "Genel göreliliğin temel ilkesi olan pürüzsüz uzaysal geometri kavramı, kuantum dünyasının kısa mesafeli ölçeklerdeki şiddetli dalgalanmaları tarafından yok edilir."

Bu nedenle, kuantum köpüğün var olup olmadığını kesin olarak göstermek, gerçekliğin gerçek doğasını ortaya çıkarmak için çok yararlı olacaktır. Ancak bilimde sinir bozucu bir şekilde sıklıkla olduğu gibi, son deneyler aynı fikirde değil. Kuantum köpüğünün varlığını test etmenin olası bir yolu, yıldız patlamalarından çıkan fotonların uzun mesafeler kat etmelerinin ne kadar sürdüğünü ölçmektir. Uzay-zaman düz ve sıkıcıysa, aynı kaynaktan fırlatılan iki fotonun belirli bir mesafeyi kat etmesi aynı zamanı almalıdır. Fakat eğer uzay-zaman köpüklü ise, o zaman bir foton hafif tedirginliklerle yavaşlayabilir. 2009'da yapılan bir analiz, aynı gama ışını patlamasından gelen yüksek enerjili ve düşük enerjili fotonların farklı zamanlarda belirli bir konuma ulaştığını, ancak diğer patlamaların sonraki iki analizi, uzay zamanının pürüzsüz olduğunu veya hiç değişmediğini gösterdi. en azından köpüklü değil.

Bununla birlikte, deneylerin hiçbiri, en küçük ölçeklerde kuantum köpüğünü dışlayacak kadar ince ayrıntılarla ölçemez. Kesin olmak için 1,6 x 10 ^ -35 metreye kadar görebilen bir mikroskobu - Planck uzunluğu - beklememiz gerekebilir ve böyle bir cihazı inşa etmek gerçekten uzun bir iş olacaktır.