Эффект Казимира. Откуда берется энергия, которая тянет пластину?

Согласно этому видео здесь, в Википедии Эффекта Казимира . Из-за большего давления «снаружи» пластин эти металлические пластины прижимаются друг к другу. Когда это давление толкает одну пластину, оно совершает работу над пластиной и увеличивает энергию пластины. Однако, поскольку эффект демонстрируется в вакууме, откуда берется эта энергия?

Ответы (2)

Однако, поскольку эффект демонстрируется в вакууме, откуда берется эта энергия?

Тут вы немного заблуждаетесь. Множество различных полей, описываемых квантовой теорией поля, существуют повсюду во Вселенной, они не ограничены вакуумом.

В теоретической физике квантовая теория поля (КТП) является теоретической основой для построения квантово-механических моделей субатомных частиц в физике элементарных частиц и квазичастиц в физике конденсированного состояния. КТП рассматривает частицы как возбужденные состояния основного физического поля, поэтому они называются квантами поля.

Хотя эффект Казимира можно выразить в терминах виртуальных частиц, взаимодействующих с объектами, его лучше всего описать и проще рассчитать в терминах нулевой энергии квантованного поля в промежуточном пространстве между объектами. Эта сила была измерена и представляет собой поразительный пример эффекта, формально зафиксированного вторичным квантованием.

Лично мое мысленное представление об этом таково, что внутри пластин меньше возбуждений/режимов вибрации, чем снаружи, поэтому существует результирующая сила. Дело не в том, что в вакууме нет поля, а в том, что внутри щели меньше степеней свободы для поля, чем вне ее.

Я приношу свои извинения всем тем людям, которые сейчас кричат ​​в экран и продвинулись (намного) дальше в своих исследованиях КТП, чем я. Я бы попросил небольшую свободу действий в этом грубом описании и, надеюсь, более сложный ответ. Вероятно, в настоящее время на этом сайте есть дубликаты и лучшие ответы.

Есть и другая интерпретация эффекта Казимира, не имеющая ничего общего с КТП. Некоторые утверждают, что это связано с ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями. См. это «доказательство» и этот вопрос SE
@garyp хорошо, ящерицы существуют дольше, чем мы, sciencemag.org/news/2002/08/how-geckos-stick-der-waals

Подумайте о том, как тарелки попадают туда в первую очередь. Энергия вакуумного состояния с раздвинутыми пластинами имеет более высокую энергию, чем вакуумное состояние с пластинами вместе (или вообще без пластин). Следовательно, размещение пластин в их начальных положениях действует на квантовые поля, составляющие вакуум. Затем эту работу можно снова извлечь, отпустив пластины и дав им возможность сдвинуться вместе.

Вы можете думать о размещении пластин как о поршне (пластинах), сжимающем газ (квантовые поля). Освобождение пластин позволяет вакууму выполнять работу над пластинами, точно так же, как сжатый газ выполняет работу над поршнем, расширяясь до своего равновесного объема. Очевидно, что вы никогда не получаете больше энергии, чем вкладываете.