Отрицательная энергия и крупномасштабная структура пространства-времени

Я читал эссе Стивена Хокинга об искривлениях пространства и времени и пытался понять некоторые утверждения, относящиеся к эффекту Казимира, такие как:

Плотность энергии пустого пространства вдали от пластин должна быть равна нулю. В противном случае это искривило бы пространство-время, и Вселенная не была бы почти плоской. Поэтому плотность энергии в области между пластинами должна быть отрицательной.

Может ли кто-нибудь сказать мне, какова логика в том, что энергия из далекого места от тарелок равна нулю? Если бы это было не так, то как искривилось бы пространство-время? Мне может не хватать знаний, но я хотел бы понять аргументацию или иметь интуитивное объяснение этих утверждений. Большое спасибо!

Ответы (1)

Взаимодействие между геометрией пространства-времени (насколько именно оно «искажается») и энергией является фундаментальным понятием общей теории относительности. В частности, уравнения поля Эйнштейна говорят нам, что если рядом с некоторой точкой пространства-времени есть энергия или импульс, то близлежащая геометрия изгибается (искажается, искривляется, как бы вы это ни называли) определенным образом. Само уравнение

г мю ν геометрический материал "=" 8 π Т мю ν г мю ν Λ энергия-импульс
В левой части этих уравнений находятся величины, которые говорят вам, какова геометрия пространства-времени, а в правой части — величины, которые говорят вам о содержании энергии-импульса пространства-времени (включая, например, плотность энергии, которую Хокинг упоминает). В частности, если энергия в правой части отлична от нуля, то в общем случае уравнение говорит нам, что в левой части будет нетривиальная геометрическая составляющая, также известная как «деформация».

Таким образом, Хокинг в основном намекает на тот факт, что общая теория относительности говорит нам, что если в какой-то области пространства-времени существует ненулевая плотность энергии, то она не будет плоской, но, поскольку мы знаем, что Вселенная по существу плоская в больших масштабах , плотность энергии в областях, удаленных от пластин, должна обращаться в нуль, иначе мы получили бы противоречие.

Скалы физики.

Я очень ценю ваш ответ. Вы сделали это лучше с помощью уравнения (о котором я не знал) и его объяснения. "="
Не за что! Рад, что вы интересуетесь самой крутой темой ;)