انرژي منفي

[HS368]

از لحاظ نظری، پایین ترین دمایی که می توان به آن دست یافت، صفر مطلق است، یعنی دقیقاً ۲۷۳٫۱۵- درجه ی سانتیگراد. در این دما، جنبش تمام ذرات کاملاً متوقف می شود. اما عملاً هرگز نمی توان چیزی را تا این حد سرد کرد، زیرا طبق مکانیک کوانتوم، هر ذره ای، یک انرژی حداقلی به نام «انرژی نقطه صفر» (zero-point energy) دارد، که پایین تر از آن نمی شود رفت. جالب این جاست که این انرژی حداقلی، تنها محدود به ذرات نیست، بلکه هرگونه خلأ را نیز شامل می شود که به آن «انرژی خلأ» (vacuum energy) می گوییم.

برای نشان دادن وجود این انرژی، یک آزمایش نسبتاً ساده لازم است- دو صفحه فلزی را به خلأ برده، کنار هم قرار دهید. خواهید دید که به سمت هم جذب خواهند شد. دلیل جذب شدن صفحات فلزی به سمت یکدیگر این است که انرژی میان صفحات تنها در بسامدهای خاصی، تأثیر خود را نشان می دهد و نوسان دارد، حال آن که انرژی خلأ موجود در اطراف صفحات می تواند تقریبا در هر بسامدی، نوسان داشته باشد. از آنجایی که انرژی اطراف صفحات، بیشتر از انرژی میان صفحات است، آن ها به سوی یکدیگر کشیده می شوند. با نزدیک شدن صفحات به یکدیگر، این نیرو افزایش پیدا می کند و تقریباً در فاصله ی ۱۰ نانومتر۱، این اثر (مشهور به اثر کاسیمیر (Casimir effect)) جوی از فشار میان آن ها ایجاد می کند. صفحات فلزی، انرژی خلأ میان خود را به کمتر از انرژی معمول نقطه ی صفر می رسانند و به این ترتیب گفته می شود که در فضا انرژی منفی ایجاد شده است. انرژی منفی دارای ویژگی های عجیبی است.

یکی از ویژگی های خلأِ دارای انرژی منفی، این است که سرعت نور در آن، بیشتر از سرعت نور در خلأ عادی است. این ویژگی می تواند حرکت با سرعتی فراتر از سرعت نور در نوعی حباب خلأ با انرژی منفی را برای انسان ها ممکن کند. انرژی منفی همچنین می تواند برای باز نگه داشتن یک کرمچاله ی عبوری۲ مورد استفاده قرار گیرد. اگرچه ایجاد یک کرمچاله ی عبوری از لحاظ نظری ممکن است، اما اگر وسیله ای برای باز نگه داشتن آن وجود نداشته باشد، به محض ساخته شدن فرو می ریزد. نکته ی دیگر این که انرژی منفی، موجب ناپدید شدن سیاهچاله ها می گردد.

انرژی منفی، اغب به صورت ذرات مجازی که ناگهان به وجود می آیند و بعد از بین می روند، مدل سازی می شود. تا زمانی که ذرات، به فاصله ی کمی از پدیدار شدن، ناپدید می شوند، چنین مدلی هیچ کدام از قوانین بقای انرژی را نقض نمی کند. اما چنانچه دو ذره در افق رویداد۳ یک سیاهچاله ایجاد شوند، یکی از این دو ذره از سیاهچاله فاصله می گیرد، اما دیگری به درون آن می افتد. و این یعنی آن ها نابود نمی گردند، بلکه هر دو به انرژی منفی دچار می شوند. وقتی ذره ی دارای انرژی منفی به درون سیاهچاله می افتد، به جای این که جرم سیاهچاله را افزایش دهد، از جرم آن می کاهد. به مرور زمان، این ذرات باعث می شوند سیاهچاله به طور کامل ناپدید گردد. از آنجا که این نظریه اولین بار توسط استفن هاوکینگ مطرح شد، ذراتی که به دلیل این تأثیرات، به اطراف ساطع می شوند (ذراتی که به داخل سیاهچاله نمی افتند)، تابش هاوکینگ(Hawking radiation) نام دارند. این نظریه، که بزرگترین موفقیت علمی هاوکینگ را رقم زد، اولین نظریه ی پذیرفته شده بود که تئوری کوانتوم را با نسبیت عام ترکیب می کرد.

[External Link Removed for Guests]