ნულოვანი წერტილის ენერგია

მასალა ვიკიპედიიდან — თავისუფალი ენციკლოპედია
(გადამისამართდა გვერდიდან ნულოვანი-წერტილის ენერგია)
Jump to navigation Jump to search
თხევადი ჰელიუმი ინარჩუნებს კინეტიკურ ენერგიას და არ იყინება ნულოვანი-წერტილის ენერგიის დამსახურებით

ნულოვანი წერტილის ენერგია — სხვაობა სხეულის ყველაზე დაბალ ენერიიასა, რომელიც სხეულს კვანტური მექანიკის სისტემაში შესაძლოა ჰქონდეს, და კლასიკურ მინიმალურ ენერგიას შორის. კლასიკური მექანიკისგან განსხვავებით კვანტური მექანიკა მმერყეობს საკუთარ ყველაზე დაბალ ენერგიულ ნაწილში ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპის დამსახურებით. როგორც ატომებს და მოლეკულებს ასევე ცარიელ ვაკუუმებსაც გააჩნიათ პროპორციები. კვანტური ველის თეორიაზე დაყრდნობით სამყარო შეიძლება წარმოვიდგინოთ არა როგორც იზოლირებული ნაწილაკების, არამედ უსასრულო ველების ერთობლიობა: მატერიის ვლები და ძალის ველები, ყველა ამ ველებს გააჩნიათ ნულოვანი წერტილის ენერგია.

ნულოვანი-წერტილის ენერგიის რადიაცია შემთხვევითობის პრინციპით მოქმედებს ელექტრონებზე

ამჟამინდელ ფიზიკას აკლია სრული თეორიული მოდელები რომლებიც დაგვეხმაება ნულოვანი წერტილის ენერგიის გაგებაში. პრაქტიკაში განსხვავება თეორიულ და დაკვირვებულ ენერგიებს შორის არის მთავარი გამოწვევის წყარო. ფიზიკოსები რიჩარდ ფეინმანმა და ჯონ ვილერმა გამოთვალეს ნულოვანი წერტილის რადიაცია ვაკუუმში, რომლის მაგნიტუდა უფრო დიდი აღმოჩნდა ვიდრე ბირთვული ენერგიის. ამ რადიაციის ერთ ნათურას შესწევს ძალა ააორთქლოს დედამიწაზე არსებული ყველა ზღვა და ოკეანე. აინშტეინის ფარდობითობის თეორიაზე დაყრდნობით ნებისმიერ ასეთ ენერგია გრავიტირებს.

განხილვა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

კინეტიკური ენერგია და ტემპერატურა

კლასიკურ მექნიკაში ნაწილაკების ენერგია შეადგენს პოტენციური და კინეტიკური ენერგიის ჯამს. მაგალითად, ტემპერატურა იზრდება ნაწილაკების მოძრაობისას რომელიც გამოწვეულია კინეტიკური ენერგიის მიერ. როდესაც ტემპერატურა მცირდება აბსოლიტურ ნულამდე. მაგალითად თხევადი ჰელიუმი არ იყინება ატმოსფეროში ნულოვანიიწერტილის გრავიტაციის გამო.

ნულოვანი წერტილის რადიაცია შემთხვევით მოქმედებს ელექტრონებზე, ამიტომ ისინი არასოდეს ჩერდებიან.

აინშტაინის მიერ გამოთქმული მასისა და ენერგიის ეკვივალენტობის გათვალისწინებით, E = mc2, ნებისმიერი წერტილი სივრცეში, რომელიც შეიცავს ენერგიას, შეიძლება ითქვას, რომ ამ სხეულის მასა ქმნის ნაწილაკებს. ვირტუალური ნაწილაკები კოსმოსურ სივრცეში არსებობას აფეთქებით იწყებენ არსებობას სამყაროს ნებისმიერ წერტილში, რაც კვანტური რყევების ენერგიის დამსახურებაა. თანამედროვე ფიზიკაში წარმოიქმნა კვანტური ველის თეორია რათა ფუნდამენტურად შეესწავლათ ენერგიისა და მატერიის ურთიერთქმედება კოსმოსურ სივრცეში.

ისტორია[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ადრეული თეორიები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ნულოვანი-წერტილის ენერგია წარმოიშვა ვაკუუმის ისტორიული იდეებიდან. არისტოტელესთვის ვაკუუმი იყო τὸ κενόν, „ცარიელი ადგილი“. მას სჯეროდა რომ ეს კონცეფცია არღვევდა ფიზიკის ძირითად კანონებს და ამტკიცებდა რომ ძირითადი ელემენტეები: ცეცხლი, წყალი და მიწა არ შედგებოდნენ ატომებისგან, მაგრამ უწყვეტნი იყვნენ. ატომისტებისთვის სიცარიელის ცნება აბსოლუტურ ხასიათს ატარებდა: ეს იყო განსხვავება არსებობისა და არარსებობისგან. ვაკუუმის მახასიათებლებზე დებატები დიდად იყო შემოფარგლული ფილოსოფიის დარგის მიერ, ეს გარგძელდა რენენსანსის ეპოქამდე მანამ სანამ ოტო ვონ გუერიკემ არ გამოიგონა პირველი ვაკუუმის მტვერსასრუტი და დაიწყო პირველი სამეცნიერო კვლევითი იდეები.

შემდგომში, XIX საუკუნეში აღმოაჩინეს რომ ვაკუუმირებული ადგილები კვლავ შეიცავდა თერმულ რადიაციას. ჭეშმარიტი ბათილობით სიცარიელის შემცვლა აეტერის არსებობით იყო იმ დროის ყველაზე გავრცელებული თეორია. ელექტროდინამიკის წარმატებაზე დაყრდნობით, აეტერის თეორია ეფუძნებოდა მაქსველის ელექტროდინამიკას.

თუმცა, 1887 წელს მიშელსონ-მოელეის ექსპერიმენტის შედეგი იყო პირველი ძლიერი მტკიცებულება, რომ მაშინდელი გავრცელებული აეტერის თეორიები სერიოზულად იყო გაჟღენთილი და დაიწყო კვლევის ხაზი, რომელმაც საბოლოოდ გამოიწვია სპეციალური ფარდობითობა, რომელიც განპირობებული იყო სტაციონალური აეტერის ერთობლიობით. იმ პერიოდის მეცნიერთათვის, ეს ნიშნავდა რომ ნამვილ ვაკუუმი კოსმოსში ქრებოდა გაცივებით და ენერგიის დაკარგვით.

მეორე კვანტური თეორია[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

1900 წელს მაქს პლანკმა მიიღო საშვალო ენერგია ε ენერგიის რადიატორიდან.

სადაც h არის პლანკის მუდმივა, ν არის სიხშირე, k არის ბოლცმანის მუდმივა და T არის აბსოლიტური ტემპერატურა. ნულოვანი-წერტილის ენერგია არ შედის პლანკის ორიგინალ კანონებში, რადგანაც მისი არსებობა პლანკისთვის 1900 წელს უცნობი იყო.

საფუძველი ნულოვანი-წერტილის ენერგიას საფუძველი დაუდო მაქს პლანკმა 1911 წელს გერმანიაში როგორც მისი 1900 წლის თეორიის კორექტირება.

რესურსები ინტერნეტში[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]