Sitat av
oggen
Kan du forklare dette utsagnet på en slik måte at jeg forstår det, det vil si på en noe mer allmen lettforståelig måte. Det er veldig interessant utsagn, og det vil glede meg om du vil utrykke det litt mer detaljert, uten for vanskelige ord. Vi er noen som er ute etter å lære her...
Kvantefluktuasjoner er kompliserte greier, og det kan virke helt sprøtt at "noe" kan komme fra "ingenting", men dette viser seg altså å være tilfellet. Det som gjør det mulig er noe som ligger i hjertet til kvantemekanikken, nemlig Heisenbergs uskarphetsrelasjon. Heisenbergs uskarphetsrelasjon sier at det er umulig å måle både posisjon og bevegelsesmengde for en partikkel helt nøyaktig. Med ord kan jeg skrive det hele som
Uskarphet i plassering * uskarphet i bevegelsesmengde er større enn eller lik en konstant
Dette betyr at jo mer vi vet om for eksempel posisjonen til en partikkel (si et elektron), dess mindre vet vi om dens bevegelsesmengde og vice versa. Hvorfor forholder det seg slik, tro? For å si det enkelt kan vi ikke se noe med større presisjon enn bølgelengden på den strålingen vi bruker til å finne det. Når det gjelder synlig lys da, så kan vi ikke se ting som er mindre enn omkring 5 titusendels millimeter. Å lokalisere noe med stadig kortere bølgelengder betyr at vi øker frekvensen, hvilket igjen betyr at hvert enkelt foton som lyset består av har større energi. Når fotonet vårt treffer elektronet vi er ute etter å lokalisere, kan vi finne posisjonen dens ganske nøyaktig (fordi bølgelengden er så liten), men det energiske fotonet vil forstyrre elektronets fart og dermed elektronets bevegelsesmengde. Bruker vi derimot lengre bølgelengder vil fotonet vårt ha mindre energi og dermed ikke forstyrre elektronet like mye, men da ofrer vi presisjon i elektronets posisjon (fordi bølgelengden er større).
Heisenbergs uskarphetsrelasjon sier også at det er en liknende situasjon når det gjelder presisjon i energimålinger av et system og hvor lenge systemet har denne energien. Du kan rett og slett ikke si at en partikkel har en definitiv energi i et definitivt tidspunkt. Jo større presisjon i energimåling, dess lenger tid krever det at systemet har denne energien. Tilsvarende kan ikke et system ha en definitiv energi i et kort tidsrom, så energien til et system kan svinge kraftig mellom forskjellige ekstremer så lenge tidsintervallet er lite nok. Det er dette som forårsaker det Provo snakket om:
Akkurat som du kan låne store summer av banken så lenge du betaler det tilbake fort nok, lar kvantemekanikken en partikkel "låne" energi så lenge energien blir "betalt tilbake" fort nok. På makronivå er på denne måten energiloven oppfylt.
Nå kan det hende du og andre er fristet til å tenke at denne uskarpheten skyldes at vi mennesker kommer inn i naturens drama for å måle, men dette er ikke tilfellet. Det er derfor det kalles for uskarphet og ikke usikkerhet, nettopp for å skille fenomenet fra helt triviell måleusikkerhet. Denne uskarpheten beskrevet over er en fundamental egenskap til det mikroskopiske univers, som oppfører seg helt kaotisk ved mindre og mindre avstander og tidsrom.
Selv i en helt tom boks vil disse usikkerhetene i energi og bevegelsesmengde eksistere, og de svinger kraftigere jo mindre boksen er og jo mindre tidsintervaller de foregår i. Er energien i disse fluktuasjonene store nok kan det oppsto materie i henhold til E=mc^2. For eksempel kan det ut av ingenting poppe ut et elektron og dens antipartikkel, et positron, til tross for at det var helt tomt rom i utgangspunktet. Disse virtuelle partiklene vil imidlertid annhilere hverandre momentant og på denne måten gi tilbake energien som var "lånt". Slikt foregår hele tiden, men siden fluktuasjonene i snitt kansellerer hverandre er tomt rom tilsynelatende stille og rolig.
Alt dette høres utrolig ut, eller hva? Kanskje nesten for godt til å være sant, men jeg kan forsikre deg om at dette ikke bare er noe gærne fysikere finner på for moro skyld. Kvanteeffekter i vakuum har virkninger vi kan observere, hvis resultatet stemmer nøyaktig med teorien. Et kjent eksempel er Casimir effekten, der vi har to nøytrale metallplater plassert uhyre nærme hverandre i komplett vakuum. Vakuumenergien knyttet til de virtuelle partiklene skaper en svak men observerbar tiltrekkende kraft mellom platene. Hvis hver plate for eksempel har arealet 1m^2 og avstanden mellom dem er 10^-6 meter, blir kraften på hver plate 0,0013N.
Sist endret av Sky; 15. oktober 2011 kl. 22:11.