Пустое пространство имеет энергию?

Мой друг-физик предположил, что «ответ на вопрос, почему материя существует во Вселенной», заключается в том, что все массивные частицы — это просто ткань пространства, свернутая в маленькие комочки. Для иллюстрации представьте одеяло на земле. Затем сожмите небольшой кусочек одеяла и скрутите его. Это частица, имеющая массу.

Было любопытно услышать это (он учился только на первом курсе физики в колледже), но есть явные недостатки (например, угловой момент «частицы», привязанной к «одеялу»??).

Тем не менее, это заставило меня задуматься о пылесосах. Существует ли какая-нибудь теория, предполагающая, что вакуум на самом деле обладает энергией в той или иной форме?

Отчасти связано: physics.stackexchange.com/q/105949
Энергия – это способность выполнять работу. На каком вакууме выполнять работу? Даже если мы ничего не знаем об общей теории относительности и квантовой теории поля, логические следствия определений энергии и вакуума уже указывают на довольно сложную проблему, заключающуюся в том, чтобы сделать такое утверждение в некотором роде непротиворечивым.
Существует ли такая вещь, как пустое пространство?
@BillAlsept во вселенной? Я не мог сказать. В теории? Да, удалить все частицы и поля.

Ответы (3)

Частицы рассматриваются не как кусочки искривленного пространства-времени, а скорее как возбуждения квантовых полей.

Было высказано предположение, что искривление пространства-времени может создавать структуры, которые ведут себя немного как объекты (но не фундаментальные частицы), и эти объекты называются геонами . Однако остается неясным, будут ли они стабильными. Также неизвестно, какое влияние эффекты квантовой гравитации окажут на формирование и стабильность геонов.

Вакуум имеет точное определение в квантовой теории поля, и его средняя энергия по определению равна нулю. Однако мы можем иметь гравитационные волны, распространяющиеся там, где нет материи, и с этими гравитационными волнами связана энергия. Вы могли бы рассматривать это как вакуум, обладающий энергией, хотя обычно мы бы не назвали его вакуумом, если присутствуют гравитационные волны. Эта энергия на самом деле является энергией искривления пространства-времени , хотя это оказывается довольно неуловимой величиной.

«хотя обычно мы не назвали бы его вакуумом, если бы присутствовали гравитационные волны» — по этой логике, даже если пустое пространство имеет энергию, мы не могли бы назвать его вакуумом, потому что энергия присутствует.
@kpv: ну да. Вакуум КТП имеет нулевую (среднюю) энергию по определению. Если энергия присутствует, это не состояние вакуума.
Так существует ли вакуум вообще где-либо во Вселенной? Из-за КМБ..
@kpv: именно так, поскольку реликтовое излучение присутствует везде, совершенно пустого места не бывает. Но реликтовое излучение имеет такую ​​низкую плотность энергии, что в большинстве случаев им можно пренебречь. Нужно быть ужасно рьяным педантом-физиком, чтобы возражать против фразы « пустое пространство» на этом основании.
Джон, это был вопрос, а не возражение. Спасибо
«... по определению его средняя энергия равна нулю». Какое определение вы имеете в виду? Тот, который определяет вакуум, или тот, который определяет энергию?
@kpv, поэтому выше я спросил: «Есть ли пустое пространство?» Где в космосе вы можете найти без фотонов или без гравитации?

Да, в пустом пространстве есть энергия. Когда вы применяете квантовую механику и специальную теорию относительности, пустое пространство неизбежно имеет энергию. Проблема в том, что слишком много энергии. В нем на 120 порядков больше энергии, чем содержится во всем, что мы видим!

Посмотрев на другие ответы и комментарии, я теперь немного лучше понимаю вопрос. Значит, будем пробовать.

Вопрос касается собственной энергии вакуума/пространства, а не энергии, распространяющейся в пространстве от большого взрыва и т. д. Между ними есть разница.

Как и многие другие вопросы, это также требует рассмотрения гравитации.

Гравитация – это искривление пространства в присутствии массы/энергии. Верно?

Если пространство искривляется в присутствии массы, то масса и пространство должны каким-то образом взаимодействовать. Без взаимодействия искривление было бы невозможно.

Если пространство способно взаимодействовать с массой/энергией, оно должно иметь свои свойства. Может ли что-то иметь свойства, не обладая энергией?

Я бы подумал, что пустое пространство имеет свою собственную энергию. Иначе гравитации не будет.

Пустое пространство имеет энергию?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v