تخيل أن لديك زجاجة بلاستيكية واملأها نصفها بالماء. بهذه الطريقة ، يمكنك أن ترى أن النصف الأول مليء بالماء والثاني …فارغ؟ على ما يبدو لا. لكن ماذا لو أزلنا الهواء الموجود؟ نحاول إزالة ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والأكسجين والبخار الذي يمكن أن يتبخر من السائل في النصف الآخر من الزجاجة. فارغ الآن؟ الجواب لا يزال لا. في الواقع ، بغض النظر عن مدى صعوبة المحاولة ، كان الجواب دائما لا.
لذلك ، وفقًا للفيزياء ، فإن فارغة دائما ممتلئة في الأشياء ، حتى لو لم تكن مثل هذه الأشياء ، من الضروري فهم الواقع المعروف الذي يستمر في احتلاله. ثم لماذا سميت جالي؟ حسنًا ، هذه مجرد مسألة تقليد ، لأن العلماء من الماضي ، في الواقع ، لم يعرفوا كل ما هو معروف اليوم ، لذلك قبلوا الكلمة بطريقة خاطئة. ومع ذلك ، فقد بذلت جهود الآن لحل هذه المشكلة عن طريق التمييز بينها فارغوبالتالي ، فإن أدنى مستوى للطاقة في منطقة من الفضاء لا شئمجموع عدم الوجود لجميع الكائنات.
في الفيزياء ، يعد هذا شرطًا مهمًا للغاية لأنه بالإضافة إلى شرح الظواهر المختلفة ، يتم استخدامه كشرط بيئي في عدد كبير من التجارب. ومع ذلك ، لم يكن هذا هو الحال دائمًا: مع تطور العلم والمعرفة ، اكتشف العلماء الفراغ بين الحين والآخر. أكثر ممتلئة وأقل “فارغة”.. نفسر ما هي محتوياته.
موجات كهرومغناطيسية
من أول الأشياء التي احتلت جزءًا من الفراغ ، بالفعل في القرن التاسع عشر ، موجات كهرومغناطيسية. أي الموجات المسؤولة عن الضوء المرئي ، والأشعة السينية ، وأشعة جاما ، وموجات الراديو ، والميكروويف … ومع ذلك ، لفترة طويلة ، كان يُعتقد أنه إلى جانب هذه الموجات ، تم اكتشاف وسيط ضوئي. الأثير.
لكن ، في الواقع ، هذا خطأ ، ربما بسبب الارتباك موجات ميكانيكية، يتطلب وسيطًا مستقرًا للدوران. على سبيل المثال ، تتطلب الموجات الصوتية ، المسؤولة عن نقل الصوت ، وسيطًا للانتشار ، على سبيل المثال ، الماء أو الغاز.
الآن ، في عام 1887 تم تأكيد هذه النظرية بفضل العلماء ألبرت أبراهام ميكلسون ص إدوارد مورلي. طوروا معًا تجربة قياس التداخل مشهورة جدًا ومعروفة في مجال الفيزياء. مقياس تداخل ميكلسون ومورلي أظهرت أن لا يوجد أثير في الواقع ، تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية دون الحاجة إلى وسيط.
رسم تخطيطي لتجربة ميكلسون ومورلي
الجسيمات والجسيمات المضادة
مع الوصول فيزياء الكم فيزيائي ألماني من القرن العشرين فيرنر هايزنبرغ إنه يتناسب تمامًا مع هذا المنظور للفراغ بالكامل ، مع إعادة التأكيد على أن الغياب المطلق للمادة والطاقة أمر مستحيل: إنه غير موجود. وهكذا ، أظهر Heisenberg شعبيته بداية غير مؤكدةذكر فيه أنه من المستحيل أن نعرف على وجه اليقين قوة النظام في وقت معين ، وعلاوة على ذلك ، يجب أن يكون موجودًا في جميع الأوقات: الطاقة الصفرية غير ممكنة.
بناءً على ذلك ، تم اكتشاف أنه يمكن “تقييد” قدر معين من تلك الطاقة إذا تم سحبها خلال فترة زمنية قصيرة جدًا. إنه معروف في الكون توصيل يتشكل جسيمان في الفراغ (جسيم وجسيم مضاد) ويختفيان على الفور قبل اكتشافهما.
وهكذا يصبح الفراغ مساحة أكبر تظهر جزيئات التخفي وتختفي الحد الأدنى من الطاقة التي تحدث عنها هايزنبرغ. تتم كل هذه العملية من خلال قانون أساسي مشتق مباشرة من مبدأ عدم اليقين: فكلما زادت الجسيمات التي تم إنشاؤها ، قل احتمال وجودها.
صورة لفيرنر هايزنبرغ
الحقول غير الفارغة
كما لو أن هذه المجموعة من الموجات ، والحد الأدنى من الطاقة ، والجسيمات التي تظهر وتختفي باستمرار لم تكن كافية ، فهناك أيضًا متتاليات. المخيمات تأخذ قيمة صفرية في بعض النقاط وغير صفرية في نقاط أخرى ، مما يساهم في زيادة الطاقة في الفراغ. حتى أن هناك بعض الحقول التي لا تصبح صفرًا في أي مكان في الفضاء. مثال على هذا النوع من الحقول هو حقل هيغز.
هو مجال هيغز إنه مرتبط بجسيم يسمى بوزون هيغز ، اكتشف في عام 2012 LHCمسرع الجسيمات يقع في سيرن، جنيف. إنه اختراع ذات أهمية قصوى بالنسبة للمجتمع العلمي ، سمح لهم ذلك بشرح حقيقة أن الجسيمات الأساسية التي تتكون منها المادة لها كتلة.
طاقة الفراغ
لكن ، قد تسأل نفسك ، من أين تأتي هذه الطاقة الدنيا التي تكمن وراء “حساء” الأمواج والجسيمات والحقول؟ حسنًا ، جزء منه يأتي ببساطة من الوجود تقلب من بين كل هذه العناصر ، تم تحديد عنصر آخر (ثلاثة أرباع تقريبًا) مع الشعبية الطاقة المظلمةموجود في الكون ولكن لا يمكن اكتشافه. المعروفة بمجموعتهم طاقة الفراغ أو طاقة نقطة الصفر.
الآن ، هنا تنشأ معضلة للخبراء “كارثة باطلة“ هذه واحدة من أكبر المشاكل التي تواجه فيزياء القرن الحادي والعشرين والتي تثير حيرة الخبراء. تنص النظرية الحالية للفيزياء الحديثة على أن هذه الطاقة هي المسؤولة عن التوسع الذي يشهده الكون ، ومع ذلك ، فإن البيانات النظرية الحالية حول كثافة الطاقة المظلمة ونتائج الحسابات. نظرية الكم لها نتائج مختلفة تمامًا. في الواقع ، الفرق بينهما هو ما يقرب من 122 مرتبة من حيث الحجم:122 صفرا!
هذه المشكلة هي واحدة منهم الأسرار التي لم تحل الأهم في الفيزياء الحالية ، تذكر أنه على الرغم من أنه من المعروف أن الفراغ مليء بالفعل بالمادة ، إلا أنه لا يزال هناك العديد من القضايا التي لم يتم فهمها بشكل كامل. لذلك ، هناك حاجة إلى البحث والبحث باستمرار عن نظريات جديدة تنجح في تفسير نفاد الصبر هذا.