فراغ الكم : طاقته اقل من الصفر

فراغ الكم وطاقته - Quantum vacuum and energy

النموذج الكمي للذرة وفراغ الكم 

فراغ الكم: طاقتة أقل من صفر

       الطاقة هي كمية يجب أن تكون دائمًا إيجابية - على الأقل هذا ما يخبرنا به حدسنا. إذا تمت إزالة كل جسيم واحد من حجم معين حتى لا يتبقى شيء يمكن أن يحمل الطاقة، فإن ذلك يعني بلوغ حد معين. هل لا يزال من الممكن استخراج الطاقة حتى من الفضاء الفارغ؟ 

لقد أظهرت فيزياء الكم مراراً وتكراراً أنها تتناقض مع حدسنا، وهو ما يصدق أيضاً في هذه الحالة. وفي ظل ظروف معينة، يُسمح بالطاقات السلبية، على الأقل في نطاق معين من المساحة والوقت. وقد قام فريق بحث دولي في جامعة فيينا، وجامعة بروكسل (بلجيكا) والمعهد الدولي لبحوث القانون الدولي في كانبور (الهند) بالتحقيق الان في مدى إمكانية الحصول على الطاقة السلبية. وقد تبين أنه مهما كانت النظريات الكمية التي تؤخذ بعين الاعتبار، ومهما افترضنا أن هناك تناظرات في الكون، فإن هناك دائما حدودا معينة "لاقتراض" الطاقة. وعلى المستوى المحلي، قد تكون الطاقة أقل من الصفر، ولكن مثل الأموال المقترضة من أحد البنوك، فلابد من "سداد" هذه الطاقة في النهاية 

الجاذبيةالأرضية:

يقول البروفيسور دانييل غروميلر من معهد الفيزياء النظرية في جامعة فيينا في جامعة فيينا "في نظرية النسبية العامة، نفترض عادة أن الطاقة أكبر من الصفر، في جميع الأوقات وفي كل مكان في الكون". وهذا له عواقب بالغة الأهمية بالنسبة للجاذبية: ترتبط الطاقة بالصيغة E=mc². وبالتالي فإن الطاقة السلبية تعني أيضاً الكتلة السلبية. تجذب الكتل الإيجابية بعضها البعض، ولكن مع كتلة سالبة، قد تتحول الجاذبية فجأة إلى قوة ضغط.

*هل تسمح نظرية الكم بالطاقة السالبة:

      ولكن نظرية الكم تسمح بالطاقة السالبة. ويقول دانيال غروميلر "طبقا لفيزياء الكم، من الممكن اقتراض الطاقة من فراغ في موقع معين، مثل الاموال من بنك". واضاف "لفترة طويلة لم نبلغ الان الحد الاقصى من هذا النوع من الائتمان في مجال الطاقة وحول اسعار الفائدة المحتملة التي يجب دفعها. وقد نشرت افتراضات مختلفة بشأن هذه "الفائدة" المعروفة في المؤلفات باسم "فائدة الكم"، ولكن لم يتم الاتفاق على أي نتيجة شاملة.

* شرح حالة الطاقة الخالية: 

ما يسمى "حالة الطاقة الخالية من الكمية" (QNEC)، والذي ثبت في عام 2017، يحدد حدودًا معينة "لاستعارة" الطاقة من خلال ربط نظرية النسبية والفيزياء الكمية: وبالتالي يُسمح باستخدام طاقة أصغر من الصفر، ولكن فقط في نطاق معين ولفترة زمنية معينة. كم من الطاقة يمكن أن يكون مستعار من فراغ هذا يعتمد على كمّيّة طبيعيّة ،تسمّى  
بـ (إنتروبي).

*مفهوم التشابك الكمي: 

>

   ويقول دانيال غروميلر "ان التشابك هو في معنى ما مقياس لمدى قوة سلوك النظام الذي تحكمه فيزياء الكم". "إذا لعب التشابك الكمي دورًا حاسمًا في نقطة ما في الفضاء، على سبيل المثال بالقرب من حافة ثقب أسود، فقد يحدث تدفق سلبي للطاقة لفترة معينة، وتصبح الطاقات السلبية ممكنة في تلك المنطقة".

وقد تمكنت غروميلر الآن من تعميم هذه الحسابات الخاصة مع ماكس ريغلر وبولاستيا بارخ. أكمل ماكس ريغلر رسالته في المجموعة البحثية لدانيال غروميلر في جامعة فيينا، وهو يعمل الآن في هارفارد. كان بولاستيا بارخ من معهد القانون الدولي في كانبور (الهند) ضيفاً في معهد إرفين شرودر وفي جامعة فيينا.

"كانت جميع الاعتبارات السابقة تشير دائما إلى نظريات الكم التي تتبع تناظر النسبية الخاصة. ولكن الآن تمكنا من إظهار أن هذه الصلة بين الطاقة السلبية والتشابك الكمي هي ظاهرة أكثر عمومية بكثير". إن ظروف الطاقة التي تحظر بوضوح استخراج كميات لا نهائية من الطاقة من الفراغ صالحة لنظريات كمية مختلفة للغاية، بصرف النظر عن التناظر.

الطاقة التي تقل عن الصفر: 

    لا يمكن أن يكون قانون حفظ الطاقة ظاهريا طبعًا، كما أنها تُعرض مرارا في الدوائر الداخلية. ويؤكد دانييل غروميلر "ان كون الطبيعة تسمح بطاقة تقل عن الصفر لفترة معينة من الزمن في مكان معين لا يعني انتهاك قانون حفظ الطاقة". "بغرض تمكين تدفقات الطاقة السلبية في موقع معين، يجب أن تكون هناك تدفقات إيجابية تعويضية للطاقة في المنطقة المجاورة مباشرة".

وحتى إذا كانت المسألة أكثر تعقيداً من المتصور من قبل، فإن الحصول على الطاقة من لا شيء أمر ممكن، حتى برغم أنها قد تصبح سلبية. والآن تضع نتائج البحوث الجديدة حدودًا محكمة على الطاقة السلبية، وبالتالي ربطها بالخصائص الجوهرية لميكانيكا الكم.

#شارك هذا الخبر مع غيرك لتدعمنا علي ترجمة المزيد من المقالات الحصرية 

فأنت لن تخسر شيئاً عندما تشارك المقال

للمذيد من المقالات المترجمة   تفضل بزيارة الرابط:


مقالات علمية مترجمة