진공 에너지

에 관한 일련의 기사의 일부
양자역학
${\displaystyle i\hbar {\frac t} \psi (t) \rangle = {H} \psi (t) \rangle }$ 슈뢰딩거 방정식
서론 용어집 역사
배경 고전 역학 구 양자론 브라켓 표기법 해밀턴식 방해다
기초 상보성 데코히렌스 얽힘 에너지 레벨 측정. 비국소성 양자수 주 중첩 대칭 터널링 불확실성 파동 함수 접다
실험 벨 부등식 데이비슨-게르머 더블 슬릿 엘리추르-바이드만 프랑크-헤르츠 레깃-가르그 부등식 마흐-젠더 포퍼 양자 지우개 선택 지연 슈뢰딩거의 고양이 스턴-게라크 휠러의 지연 선택
제제 개요 하이젠베르크 상호 작용 매트릭스 위상 공간 슈뢰딩거 Sum-over-History(경로 적분)
방정식 디락 클라인-고든 파울리 리드버그 슈뢰딩거
해석 개요 베이지안 일관성 있는 이력 코펜하겐 브로이쾅 앙상블 숨김 변수 현지의 다세계 객관적 붕괴 양자 논리 관계형 트랜잭션
상세 토픽 상대론적 양자역학 양자장론 양자정보과학 양자 컴퓨팅 양자 카오스 밀도 매트릭스 산란 이론 양자통계역학 양자 기계 학습
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진공 에너지는 우주 ^[1]전체에 걸쳐 우주에 존재하는 기초적인 배경 에너지입니다.진공 에너지는 양자 ^[2]진공과 관련된 0점 에너지의 특별한 경우입니다.

진공 에너지의 효과는 자발적 방출, 카시미르 효과, 그리고 양 이동과 같은 다양한 현상에서 실험적으로 관찰될 수 있으며, 우주론적 척도에 있어 우주의 행동에 영향을 미치는 것으로 생각된다.우주 상수의 상한을 사용하여, 자유 공간의 진공 에너지는 10 줄(10⁻⁹⁻² erg), 즉 입방 미터 ^[3]당 5 GeV로 추정되었습니다.그러나 양자전기역학에서 로렌츠 공분산 원리와 플랑크 상수의 크기와의 일관성은 입방미터당 10줄이라는 훨씬¹¹³ 큰 값을 나타낸다.이 거대한 차이는 우주 상수 문제로 알려져 있다.

기원.

양자장 이론은 전자기장과 같은 모든 기본장은 공간의 ^{[citation needed]}모든 지점에서 양자화되어야 한다고 말한다.물리학의 장은 마치 공간이 서로 연결된 진동공과 스프링으로 채워진 것처럼 구상할 수 있으며, 이 장의 강도는 공이 정지 위치에서 이탈하는 것과 같다.이 이론은 해당 특정 장에 대한 적절한 파동 방정식에 따라 전파하기 위해 그러한 장에서 "진동"을 요구하거나 더 정확하게 변화시킨다.양자장 이론의 두 번째 양자화에서는 이러한 볼-스프링 조합이 양자화되어야 한다. 즉, 공간의 각 지점에서 필드의 강도를 양자화해야 한다.캐논리적으로 공간의 각 점에서의 장이 단순 고조파 발진기일 경우 양자화는 각 점에 양자 고조파 발진기를 배치한다.자기장의 들뜸은 입자물리학의 소립자에 해당한다.따라서, 이론에 따르면, 진공조차도 매우 복잡한 구조를 가지고 있고 양자장 이론의 모든 계산은 진공의 이 모델에 대해 이루어져야 한다.

이 이론은 진공이 빛, 에너지 등의 경우 스핀이나 편광과 같은 입자와 같은 성질을 내포하고 있다고 생각한다.이론에 따르면, 이러한 특성들의 대부분은 글자 그대로 진공 상태를 비워둔 채 평균적으로 상쇄된다.그러나 한 가지 중요한 예외는 진공 에너지 또는 에너지의 진공 기대치입니다.단순한 고조파 발진기의 양자화는 그러한 발진기의 최저 가능한 에너지 또는 0점 에너지를 필요로 한다.

${\displaystyle {E}=black {1}{2}}h\nu .}$

공간의 모든 지점에서 가능한 모든 발진기를 합하면 무한한 양이 나옵니다.이 무한대를 제거하기 위해, 잠재 에너지의 개념이 수 세기 동안 고전 역학에서 다루어졌듯이, 오직 에너지의 차이만이 물리적으로 측정 가능하다고 주장할 수 있다.이 주장은 재규격화 이론의 기초이다.모든 실제 계산에서 무한대는 이렇게 처리됩니다.

진공 에너지는 진공에서 생성 및 파괴되는 가상 입자(진공 변동이라고도 함)의 측면에서도 생각할 수 있습니다.이러한 입자는 항상 입자-반입자 쌍의 진공 상태에서 생성되며, 대부분의 경우 서로를 곧 전멸시키고 사라집니다.그러나 이러한 입자와 대입자는 사라지기 전에 다른 입자와 상호작용할 수 있으며, 파인만 다이어그램을 사용하여 매핑할 수 있습니다.이 진공 에너지 계산 방법은 수학적으로 각 지점에 양자 고조파 발진기를 갖는 것과 같기 때문에 동일한 정규화 문제를 겪습니다.

진공 에너지에 대한 추가적인 기여는 양자장 이론의 자발적 대칭 파괴에서 비롯됩니다.

시사점

진공 에너지에는 여러 가지 결과가 있습니다.1948년, 네덜란드의 물리학자 헨드릭 B. G. 카시미르와 더크 폴더는 그들 사이의 공간에서의 진공 에너지의 공명 때문에 가깝게 배치된 금속판 사이에 아주 작은 유인력이 존재한다고 예측했다.이것은 현재 카시미르 효과로 알려져 있으며, 그 이후로 광범위하게 실험적으로 검증되었다.그러므로 진공 에너지는 전자, 자기장 등과 같은 더 친숙한 개념적 물체가 실재하는 것과 같은 의미에서 "실재"라고 믿어진다.그러나 그 이후 카시미르 효과에 대한 대체 설명이 ^[4]제시되었다.

다른 예측은 검증하기가 더 어렵다.진공 변동은 항상 입자-반입자 쌍으로 생성됩니다.블랙홀의 사건 지평선 근처에서 이러한 가상 입자의 생성은 물리학자 스티븐 호킹에 의해 블랙홀의 ^[5]궁극적인 "증발"의 메커니즘으로 가설화 되었다.만약 한 쌍이 블랙홀로 빨려 들어가면, 다른 입자는 "실제"가 되고 에너지/질량은 블랙홀에서 우주로 방출됩니다.이러한 손실은 누적되며 시간이 지남에 따라 블랙홀이 사라질 수 있습니다.소요 시간은 블랙홀의 질량에 따라 다르지만(방정식은 블랙홀이 작을수록 더 빨리 증발함을 나타냄), 태양질량이 큰 ^[5]블랙홀의 경우 약 10~60년 정도 걸릴 수 있습니다.

진공 에너지는 또한 물리 우주론에 중요한 결과를 가져온다.일반상대성이론은 에너지가 질량과 같기 때문에 진공에너지가 "진짜" 있다면 중력을 가해야 한다고 예측한다.본질적으로,^{[citation needed]} 0이 아닌 진공 에너지는 우주의 팽창에 영향을 미치는 우주 상수에 기여할 것으로 예상된다.

진공 에너지의 존재는 때때로 자유 에너지 기계의 가능성에 대한 이론적 근거로도 사용됩니다.열역학의 법칙이 평형 시스템에만 적용되기 때문에 (QED에서) 깨진 대칭성 때문에 자유 에너지는 에너지 보존을 위반하지 않는다고 주장되어 왔다.그러나 진공 에너지의 본질은 아직 해결되지 않은 ^[6]문제로 남아있기 때문에 이것은 알려지지 않았다는 것이 물리학자들 사이의 공통된 의견이다.

역사

1934년, Georges Lematretre는 진공 에너지로 인한 우주 상수를 해석하기 위해 특이한 완전 유체 상태 방정식을 사용했습니다.1948년, 카시미르 효과는 진공 에너지의 존재를 검증하는 실험적인 방법을 제공했지만, 1955년 에브게니 리프시츠는 카시미르 효과의 다른 기원을 제공했습니다.1957년, 리와 양은 깨진 대칭과 동등성 위반의 개념을 증명했고, 그 공로로 노벨상을 수상했다.1973년 에드워드 트라이언은 우주가 음의 중력 위치 에너지에 의해 양의 질량-에너지가 균형을 이루는 대규모 양자 기계 진공 변동일 수 있다는 제로 에너지 우주 가설을 제안했다.1980년대 동안 진공 에너지를 발생시키는 분야를 대통합 이론의 시도로 예측된 특정 분야와 연관시키고 우주의 관측을 이용하여 하나 또는 다른 버전을 확인하려는 많은 시도가 있었다.그러나 진공 에너지를 생성하는 입자(또는 필드)의 정확한 성질은 인플레이션 이론에서 요구하는 밀도 같은 밀도로 여전히 미스터리로 남아 있습니다.

소설 속 진공 에너지

• 아서 C.클라크의 소설 먼 지구의 노래에는 이 이론의 측면에 기초한 "양자 드라이브"로 구동되는 우주선이 등장한다.
• Sci-Fi 텔레비전 시리즈 스타게이트 아틀란티스에서 제로포인트 모듈(ZPM)은 초소형 ^[7]평행 우주로부터 진공 에너지를 추출하는 동력원이다.
• '스타트렉: 딥 스페이스 나인 테크니컬 매뉴얼'은 이른바 양자 어뢰의 작동 원리를 설명하고 있다.이 가상의 무기에서는 반물질 반응이 진공에서 다차원 막을 만들기 위해 사용되며, 이 막이 분해될 때 그것을 생산하는 데 필요한 것보다 더 많은 에너지를 방출한다.누락된 에너지가 진공에서 제거됩니다.일반적으로 폭발 시 초기 반물질 ^[8]전멸에 해당하는 약 두 배의 에너지가 방출됩니다.
• 비디오 게임 Half-Life 2에서 일반적으로 "중력총"으로 알려진 아이템은 "제로 포인트 에너지 조작기"와 "제로 포인트 에너지 필드 조작기"^[9]로 언급된다.

「 」를 참조해 주세요.

• 암흑 에너지
• 의사 진공
• 진공 상태
• 제로 포인트필드
• 통상적인 주문

레퍼런스

외부 기사 및 참고 자료

• Structured Vacuum의 무료 PDF 카피 - Johann Rafelski와 Bernt Muller(1985년)의 작품. ISBN 3-87144-889-3.
• Saunders, S., & Brown, H. R.(1991)진공의 철학옥스퍼드(영국):클라렌든 프레스
• Poincaré 세미나, Duplantier, B., & Rivassau, V. (2003)"2002년 Poincaré 세미나: 진공 에너지 정상화"수리물리학의 진보 v.30바젤: Birkhaeuser Verlag.
• 후타마세 & 요시다 진공 에너지 측정 가능
• NASA Glenn Technical Reports Server(pdf, 57페이지, Retrieved 2013-09-18), 획기적인 추진력을 위한 진공 에너지 물리학 연구.