Onko painovoima tyhjiössä?

Intuitiosi on hyvä , mutta sekoitat joitain kvantti- ja klassisia ilmiöitä.

Klassisessa (ts. ei-kvantti) fysiikassa tyhjiö on avaruuden alue, jolla ei ole ainetta. Sähkömagneettiset kentät voivat olla tyhjössä, niin kauan kuin kenttien luovat varaukset ovat eri alueella. Samalla tavalla voi olla tyhjiössä painovoimakenttiä, jotka massat tuottavat jossain muualla avaruudessa. Tässä maailmankaikkeuden klassisessa kuvauksessa ei ole fotoneja tai gravitonit, ja kaikki (suurimmaksi osaksi) toimii.

Kvanttifysiikassa tarina ei ole niin helppoa. Kuten sanot, nyt myös voimakenttämme ovat hiukkasia (fotoneja ja gravitoneja), joten ehkä a ”kvanttityhjiötä” ei myöskään pitäisi sisällyttää Valitettavasti käy ilmi, että kvanttimekaniikassa (kuten rob huomautti) on mahdotonta saada täydellistä tyhjiötä, tilaa, jossa ei ole lainkaan hiukkasia. Yksi tapa nähdä tämä on energia-aika-epävarmuusperiaatteen kautta: $ \ Delta E \ \ Delta t > \ hbar / 2 $.

Täydellisessä tyhjiössä, tilassa, jossa ei ole hiukkasia, on oltava täsmälleen nolla energiaa. Jos energia on täsmälleen nolla, niin se on täysin varma, ja $ \ Delta E = 0 $ rikkoo epävarmuusperiaatetta. Joten kvanttityhjiö ei ole tila, jossa ei ole hiukkasia, se on tila, jossa on todennäköisesti nolla hiukkasia.Ja erilaisissa tilanteissa saatat olla hyödyllistä muuttaa määritelmääsi ”todennäköisesti”, joten on paljon erilaisia asioita, joita fyysikot kutsuvat ”tyhjiöksi” kvanttimekaniikassa.

Tämä idea, kvantti mekaanisesti siellä on aina hiukkasia ympäri mitä tahansa avaruuden aluetta, sillä on hienoja seurauksia, jotka olemme vahvistaneet laboratoriossa! Yksi on Casimir-vaikutus . Tämä on voima joka näkyy, kun siirrät kahta kohdetta tyhjiössä niin lähellä toisiaan, näiden ”virtuaalisten” fotonien aiheuttama paine saa ne houkuttelemaan. Toinen on hiukkas, jonka he löysivät LHC: stä, Higgs Boson . Higgs-kentällä on ”tyhjiöodotusarvo”, täydellisellä kvanttivakuumilla on nollasta poikkeava Higgs-kenttä kaikkialla. Tämän kentän herätteet ovat LHC: n Higgs-hiukkaset!

kommentit

• hienoja vastauksia täällä, kiitos kaikille. Ymmärrän nyt, että tyhjiö voi olla suhteellinen eikä sen tarvitse olla absoluuttinen mitään. Pahoittelut ylimääräisten äänten puuttumisesta, koska minulta puuttuu edustaja.
• Monet tämän vastauksen ideat ovat hyödyllisiä, mutta monet niistä eivät ole ’ aivan oikeita . Ensinnäkin aika-energia-epävarmuusperiaate on usein liukas asia, joka on kiinnitettävä oikein, ja sitä ’ ei voida soveltaa johtopäätösten saamiseksi: tyhjiö on todellakin energiaominaisuus määritelmällä, joten sillä on tarkka energia (vaikkakaan ei tarkka partikkelinumero vuorovaikutteisessa teoriassa). [Lukuun ottamatta: tämä ei tarkoita mitään Hamiltonin tavallisista hienovaraisuuksista kvanttipainossa …] Myös Higgs-juttu sekoittaa kentän (nollattomalla VEV: llä) hiukkasen kanssa (vaihtelut pois tästä arvosta).
• @Holografi, en voinut ’ olla samaa mieltä. Pyrin intuitiivisempaan vastaukseen kuin tiukka, mutta minun olisi pitänyt pitää enemmän huolta. Päivitin Higg ’ -keskustelun, onko sinulla ehdotuksia energia-aika-epävarmuusargumentin selvittämiseksi tai korvaamiseksi?

Graviton on hypoteettinen mittaputki, joka liittyy painovoimakenttään. Sanon hypoteettinen , koska ei ole selvästi selvää, voidaanko painovoimaa kuvata kvanttikenttäteorialla, joten ei ole selvää, ovatko gravitonit hyödyllinen kuvaus.

Joka tapauksessa , sinun ei pitäisi ottaa virtuaalipartikkeleiden, kuten graviton, käsitettä liian vakavasti. Katso Matt Strasslerin virtuaalipartikkeleita käsittelevä artikkeli . Virtuaalipartikkelit ovat oikeastaan vain matemaattinen laite kvanttikenttien energian kuvaamiseen. Joten vaikka gravitoni on hyvä kuvaus painovoimasta, meidän ei pitäisi nähdä tyhjiötä olevan täynnä gravitoneja eikä siksi oikeastaan tyhjö.

Oletetaan esimerkiksi, että laitamme varatun hiukkasen tyhjiöön. Voisitko väittää, että tyhjiö ei ole tyhjiö, koska siinä on sähkökenttä? Jos näin on, sinun on myös sanottava, että tyhjiö lähellä massiivista kappaletta ei ole ”tyhjiö”, koska siinä on painovoimakenttä. Vaikka oletan, että tällä väitteellä on jonkin verran pätevyyttä, se näyttää liian innokkaalta.

Kommentit

• ” väittäisitkö, että tyhjiö ei ole tyhjiö, koska siinä on sähkökenttä? ” Ei … Väittäisin sitä ’ ei ole tyhjiö, koska laitat siihen varatun hiukkasen.
• @PaddlingGhost: mutta varautuneen ruumiin luoma kenttä ulottuu sitä ympäröivään tyhjiöön.

Olet yksinkertaisesti sekoittamassa tyhjiön ”tyhjäksi”, mikä on filosofinen käsite. Voit tarkistaa määritelmän osoitteesta wiki

Tyhjiö on tilaa, jossa ei ole ainetta . Sana on peräisin latinalaisesta adjektiivista vacuus, joka tarkoittaa ”tyhjä” tai ”tyhjä”. Lähentäminen tällaiseen tyhjiöön on alue, jonka kaasupaine on paljon pienempi kuin ilmakehän paine. [1] Fyysikot keskustelevat usein ihanteellisista testituloksista, jotka tapahtuisivat täydellisessä tyhjiössä, jota he toisinaan yksinkertaisesti kutsuvat ”tyhjiöksi” tai vapaaksi tilaksi, ja käyttävät termiä osittainen tyhjiö tarkoittamaan todellista epätäydellistä tyhjiötä, kuten laboratoriossa tai avaruudessa saattaa olla.

On olemassa erilaisia teorioita, jotka yrittävät selittää graviteettisuutta (aika-ajan kaarevuus, gravitoni jne.), mutta mitään näistä painopisteistä tai gravitoneista ei voida pitää matter

Kommentit

• Voisitko mukauttaa vastauksen vastaamaan kysymykseen? ’ et ole puhunut painovoimasta lainkaan täällä.

Kvanttimekaniikassa on mahdotonta poistaa kaikkia hiukkasia tyhjiöstä.Aikavolyymi, joka sisältää vain fotoneja ja gravitoneja lämpötasapainossa (tai ei), kuulostaa minusta täysin hyvältä tyhjiöltä.

Täydellistä tyhjiötä ei koskaan ole, kuten monissa muissa kommenteissa mainitaan. Kaikki ”lähettimen hiukkaset” ovat vastaavien kenttien vaihteluja (esim. Gravitoni on paikka gravitaatiokentässä, jolla ei ole nolla-energia-arvo). Kaikilla kentillä on kvanttivaihteluita, pohjimmiltaan niillä ei ole harvoin energiaa yhdessä pisteessä, mutta vaihtelut ovat keskimäärin nollia (toisin sanoen useimmilla kentillä, muilla, kuten ehdotetulla Higgs-kentällä, mahdollisesti ei-negatiiviset energia-arvot ovat alimmillaan energian tila). Koska gravitonia voidaan kuvata myös aaltofunktioksi (aivan kuten valo; teoreettisesti on olemassa sellainen asia kuin painovoima-aallot, jotka loimivat aika-aikaa). Tämä ja aiemmin esitetty kohta ovat osoitus siitä, miksi täydellistä tyhjiötä ei ole olemassa. Mikä voi tehdä tilanteesta hieman monimutkaisemman, on merkkijonoteoria, joka ennustaa gravitonin olevan sulkeutuva merkkijono, mikä viittaa sen kykyyn olla vuorovaikutuksessa yli kolmen avaruus- ja yhden aikamitatuksemme kanssa. (Kaikki tiedot on koottu Brian Greenen kosmoksen kankaasta

uskon, että osa ongelmaa ei ole selkeää ”tyhjiön” määritelmää.
Voin ajatella ainakin kolmea tyhjötyyppiä. 1) absoluuttinen 2) tavanomainen & 3)” käytännöllinen ”tyhjiö. Käytännöllinen tyhjiö on tyyppi, jonka löydät” laboratoriosta ”. Tavanomainen tyhjiö on määritelty” aineen puuttuminen. ”Absoluuttista tyhjiötä ei ole muuta kuin” teoreettisesti ”.
Käyttämällä tyhjiön käytännön ja perinteisiä määritelmiä vastaus kysymykseen on kyllä , tämäntyyppisissä tyhjiöissä on painovoima. Absoluuttiselle määritelmälle vastaus on ei , koska mitään ei ole (ei edes kenttiä, fotoneja, vaihteluita, gravitoneja jne.).

Kyllä, painovoima on olemassa tyhjiössä. Tyhjiössä ei tarvitse olla täysin ainetta, sillä on oltava vain pienempi paine kuin sitä ympäröivällä alueella.

Harkitse yllä olevaa ruiskua. Jos minun pitäisi laittaa sormeni pään yli ja sitten vetää mäntää, syntyy epätäydellinen tyhjiö. Jos ruiskun ontelossa olisi kiinteä massa, se tottelisi silti painovoimaa.