Amikor a bűvész először elővesz egy élő nyulat egy teljesen üres kalapból, majd virágot, és a végén egy végtelenül fényes szalagot kezd kihúzni, az okos gyerekek persze lelkesen tapsolnak, de tudják, hogy mindez színtiszta megtévesztés. Tökéletesen megértik, hogy a semmiből nem lehet kihozni valamit. Mindezek a nyulak, virágok és szalagok már előre el voltak rejtve valahol, és az egész „csoda” a bűvész ügyes kezében volt.

Nos, most lássuk az igazi teljesítményt, amelyet egy igazi bűvész és varázsló – a természet – nyújt. Először is állítsuk fel a terepet. Távolítsuk el ezeket a házakat, erdőket és hegyeket. Távolítsuk el a Napot, a Földet és mindenféle ködöt. Ezután a fennmaradó molekulákkal, atomokkal és elemi részecskékkel fogunk foglalkozni. Ugyanakkor dobjuk ki a mezőket: elektromágneses, gravitációs és általában mindent, ami az utunkba kerül. Most a színpad készen áll. Nos, egy teljesen üres kalap marad – abszolút fizikai vákuum. Most jön a természet kiútja. Kezében két teljesen semleges lapos fémlemez van, amelyek hirtelen, minden látható ok nélkül vonzzák egymást. Figyelem – ez egy igazi trükk! Végül is minden mezőt előre megsemmisítettünk, beleértve az elektromágneses és a gravitációs mezőket is. Akkor hogyan tudják ezek a lemezek távolról érezni egymást? Természetesen a tányérok közötti vonzalom nagyon-nagyon gyenge, de ez van! Hangsúlyozzuk: ez nem fikció, ez egy kísérletileg megállapított tény. Ezt a hatást Kázmér-effektusnak nevezik. Ahhoz, hogy megértsük ennek a trükknek a lényegét, nézzünk be a kulisszák mögé, és próbáljuk „leleplezni” a természetet. Ehhez csak néhány lépést kell megtennie.

Első lépés. Itt egyszerű feladat: adott egy tömeggolyó m egy súlytalan rugón merevséggel k. A kérdés az, hogy a labda lendületének és koordinátáinak milyen értékeinél vesz fel a rendszer energiája a legkisebb értéket, és ez mennyivel egyenlő? A klasszikus newtoni mechanika szemszögéből a válasz kézenfekvő. Ha V- sebesség és x a labda koordinátája, akkor a rendszer teljes mechanikai energiájának formája van

Önkényes beállítással kezdeti értékek Mert VÉs x, valamilyen meghatározott energiával kapunk mozgást. Mert a VÉs x egymástól függetlenül és tetszés szerint választható, és az energia kifejezése e mennyiségek négyzetétől függ, az energia legkisebb értéke nulla. Nyilvánvaló, hogy nulla energiánál a sebesség és a koordináta a kezdeti időpillanatban nulla volt, és az energiamegmaradás törvénye szerint minden további időpillanatban nulla marad. Tehát megkaptuk a választ: a klasszikus oszcillátor állapota, amely megfelel a lehető legkisebb energiájú állapotnak, abszolút nyugalmi állapot. Jaj, a békéről csak álmodozunk. A természetnek megvan a maga véleménye ennek az iskolai problémának a megoldásáról. Ő, a természet, különösen, ha szeretett elektron-pozitronjairól, különféle atomjairól és molekuláiról van szó, bejelentette nekünk, hogy nem a newtoni törvények szerint élnek, hanem a saját - kvantumtörvényeik szerint. A kvantummechanika azt állítja, hogy egyetlen rendszer sem lehet alapvetően abszolút nyugalmi állapotban, és ez a következtetés kvantummechanika kísérletileg megerősítve!

Egyszerű feladatunk hirtelen bonyolultabbá vált. Most még alapállapotban is - a minimális energiájú állapotban - a rendszernek egyszerűen folyamatos mozgásban kell lennie. A labdánk valójában remeg (vagy ahogy mondják „tudományosan” ingadozik) az egyensúlyi helyzet körül. Természetesen ezeknek az oszcillációknak az amplitúdója nagyon-nagyon kicsi. Csak a természet képes "látni" valami ilyen apróságot. Az emberi szem nem tudja megkülönböztetni az ilyen kis léptékben előforduló jelenségeket. Ezért élünk nyugodtan és boldogan a helyes newtoni világban, és a házunk nem tapasztal semmilyen „kvantum” ingadozást. Helyben gyökerezve áll és áll.

De térjünk vissza a feladatunkhoz. Tegyük meg a második lépést. Igaz, hogyan tegyük, mit kell tennünk, hogy a kvantummechanika szabályai szerint eljárva megtaláljuk az energia minimális értékét? A kvantummechanika első szabálya szerint nincs jogunk tetszés szerint megválasztani a labda lendületének és koordinátáinak értékeit. Tegyük fel, hogy valahogy tudjuk, hogy a labda milyen törvény szerint mozog minimális energiájú állapotban. (Az ilyen állapotot a kvantummechanikában alapállapotnak nevezzük.) Ekkor kiszámolhatjuk az egyensúlyi helyzettől való átlagos eltérést avg. D x 2 és az impulzus középértékének négyzetes középértéke. D p 2. Az oszlop azt jelenti, hogy ezeket az értékeket az oszcillációs periódus alatt átlagoljuk. A kvantummechanikai fogalmak szerint ezeket a mennyiségeket a reláció kapcsolja össze

ahol (h) a híres Planck-állandó.

Emlékezz erre az arányra! Nagy szerepe van azokban a megfigyelt bonyodalmakban, amelyeket a természet ad nekünk az egyszerű és egyértelmű klasszikus konstrukciók helyett. Az egyenlőtlenséget () bizonytalansági relációnak nevezzük.

Tehát a második szabály: az alapállapot energiájának kiszámításához a bizonytalansági relációt kell használnunk. Végezzük el a megfelelő számításokat. Mivel az egyensúlyi helyzethez közeli kis oszcillációkat vizsgáljuk, az átlagértéket állítjuk be. D x 2 ~ x 2, átl. D p 2 ~ p 2. Furcsa módon, de a kifejezés teljes mechanikus energia a természet úgy döntött, hogy változatlanul hagyja. Az egyetlen feltétel az, hogy ebben a kifejezésben a lendületet és a pozíciót mindig bizonytalansági relációnak kell kapcsolnia. Ha azt feltételezzük p 2 · x 2 ~ (h) 2 /4, akkor a teljes energia csak egy változó függvénye. Valójában, figyelembe véve az egyenlőséget (), megkapjuk

Az alapállapot energia az legalacsonyabb érték funkciókat E = E(x). Ennek az értéknek a meghatározásához alkalmazzuk két pozitív szám számtani és geometriai átlaga közötti egyenlőtlenséget. Nekünk van

és az egyenlőség akkor valósul meg

ahol w = ( k/m) 1/2 .

Természetesen az oszcillátor alapállapotának energiájával kapcsolatos probléma pontos megoldása sokkal bonyolultabb, és túlmutat az iskolai matematika keretein. Egy másik érdekesség: a kapott eredmény egybeesik a pontos eredménnyel! Ez egyébként nem olyan ritka eset a fizikában, amikor egyszerű becslések vezetnek a helyes válaszhoz.

Ennek az eredménynek az egyszerűsége és az a rendkívüli egyszerűség ellenére, amellyel megszereztük, jó értelemben be kell keretezni és fel kell függeszteni a falra az Einstein-egyenlet mellett. E = m 2-vel. Végül is gyökeresen megváltoztatja az elképzeléseinket arról, hogy mi az, amikor nincs semmi.

Egyébként miről beszélünk? Miért kezdtük el hirtelen megoldani az oszcillátor problémáját, ha az elején olyan hosszan és szépen beszéltünk az abszolút vákuumról? Nem, nem hiába végeztük el ezeket a számításokat. Ne feledje: a vákuum semminek a teljes hiánya. Ezt szem előtt tartva készítettük elő a színpadot a Kázmér-effektus bemutatására. Gondosan eltávolítottuk a részecskéket és a mezőket, pl. csökkentette az Univerzum energiáját. Valóban, volt egy részecske, volt Einsteini energia mc 2, a részecske eltűnt - a rendszer teljes energiája ennyivel csökkent. Volt egy elektromágneses mező (azaz volt egy elválaszthatatlan pár: elektromos E plusz mágneses B alkatrészek) – volt energia

(itt e 0 és m 0 az elektromos és mágneses állandók, E- elektromos feszültség, és B- mágneses mezők indukciója). elmúlt elektromágneses mező, ami azt jelenti, hogy színterünk - az Univerzum - összenergiája ismét lecsökkent. A teljesítményre felkészített platformunk, egy vákuum, lényegében és definíciója szerint a lehető legkisebb energiájú állapot. A mi oszcillációs problémánkban az alapállapot ez az „oszcillációs” vákuum. Igaz, a válaszunk furcsa volt. Ürséget akartak kapni, valaminek a hiányát, de amit kaptak, az valamiféle elpusztíthatatlan remegés volt. Az a tény motiválja, hogy kvantumtörvényei szerint él, és Newton nem az ő rendelete, a természet a (h)w /2 energiát a ingujjába rejtette, és ezért az „oszcillátor” kalapja korántsem üres. Valami ott állandóan ingadozik, változik, él, bár mi, a közönség ezt nem látjuk. A helyzet az, hogy ugyanazon kvantummechanikai játékszabályok szerint „láthatunk”, azaz. bármely mennyiségnek csak az átlagértékét figyeljük meg. Az általunk felfedezett jitter vagy más néven nulla oszcilláció esetén az impulzus és a koordináták átlagos értéke nulla. Egy lépés jobbra, egy lépés balra, és ennek eredményeként középen maradsz. Általában semmi nem látszik, de valami mozog ott.

Mivel a természet egyszer megbotlott és csalt, nem bízhatsz benne. Így megengedtük neki, hogy játsszon az elektromágneses térrel, majd megpróbáltuk elvenni tőle ezt a játékot, i.e. minimális energiával akart állapotot elérni. Nos, valószínűleg itt is elrejtett valamit! A kérdés csak az, hogy mennyit? Kiderült, hogy a választ a rugón lévő golyóval kapcsolatos, már megoldott feladatunk tartalmazza.

Az iskolából tudjuk, hogy ha egy rendszer harmonikus rezgéseket hajt végre, akkor az energiája pontosan olyan formában van, mint amit fentebb a labda energiájára írtunk. Csak emlékezni kell arra, hogy a „koordináta” most egy olyan változó, amely az egyensúlyi helyzettől való eltérést írja le. Például egy matematikai ingához, ahelyett x kifejezésünkbe a függőleges q-tól való eltérés szögét kell beírnunk, és sebesség helyett - D q / D t. Inkább rezgőkörhöz x töltést kell helyettesíteni K, és sebesség helyett - áram j. Természetesen a helyzettől függően változni fog az állandók jelentése. k, m.

Az elektromágneses tér esetében másképpen lehet gondolkodni: a labda energiájának analógja az elektromágneses hullám energiája.

A labdafeladatban, ha nagyobb az impulzus, akkor kisebb a koordináta, és eltolódással oszcillálnak. Ugyanez történik az elektromágneses hullámban is: több mágneses komponens - kevésbé elektromos, és így egymásba áramlanak. Ez nagyon hasonlít a rugón lévő labdához, és azonnal lehetséges lenne helyette xÉs pír EÉs B. Az ilyen rezgések w frekvenciája az l elektromágneses hullámhosszhoz kapcsolódik a jól ismert összefüggés alapján.

A természetben láthatóan nincsenek ilyen elemi oszcillátorok, mivel a megengedett hullámhosszak semmilyen módon nem korlátozottak. Lehetnek kilométeresek (rádióhullámok), vagy sokkal hosszabbak is. Nagyon rövidek is vannak a készletben, a közbeiktatott távolság sorrendjében kristályrács(röntgen), és vannak sokkal-sokkal rövidebbek is. Minden elektromágneses hullámtól, azaz minden egyes saját w rezgési frekvenciájú oszcillátorból a természet, mint már láttuk, (h)w /2 energiát rejtett el. Ugyanakkor rengeteget halmozott fel. A „tisztulás” után fennmaradó teljes energiát, amikor a megfigyelhető és kézzelfogható mezők eltűnni látszanak, az összeggel fejezzük ki.

Ezenkívül az összegzést minden hullámhosszon el kell végezni. Biztos lehet benne, hogy ez az összeg egyenlő a végtelennel!

Ez egy energiatartalék! Ami ehhez képest valami apróság, egyenlő a Kaszpi-tengerben vagy az Arab Emirátusokban az olajban tárolt energiával. Az atom- és termonukleáris energia pedig nem tud versenyezni ezzel a tartalékkal. A végtelen az a végtelen. Ha azt hiszi, hogy ez minden, akkor mélyen téved. Kvantum szempontból minden részecske egyben hullám is. Ha igen, akkor minden részecske a saját mezőjéhez, rezgéseihez kapcsolódik, és mindegyik elől (h)w /2-vel egyenlő energiát is el lehet rejteni. Ez már nem kalap, hanem valami gigantikus üst, amelyben mindegyik forr, remeg, megjelenik és újra eltűnik. elemi részecskék(azokat is, amelyekről még nem tudunk semmit), és itt csak a fotonokról beszéltünk. Ezeket a részecskéket elvileg akár ebből az üstből is ki lehet húzni a napvilágra, és „igazivá” tenni, i.e. megfigyelhető.

Vákuumos nemlétüket megzavarhatják Balda progresszív módszerével, amely a tóban élő ördögöket bölcsességre tanítja. Csak jól meg kell repeszteni ezt a kalapot (tudományosan hangzik - hogy elegendő energiát biztosítson a rendszernek), és a részecskék kihullanak, mintha a bőségszaruból származnának. A Kázmér-effektus magyarázatához meg kell tennünk az utolsó, nagyon kicsi lépést. Csak emlékeznie kell, mi az a rezonátor. Általánosságban elmondható, hogy ez ugyanaz az eszköz, amely nem reagál minden hullámra, hanem csak a megfelelő, kívánt méretű hullámhosszúságúra. A fémlemezek vákuumba való bevezetésével a természet rezonátort hozott létre. Most a vákuum felkavarodott (megint a Balda-effektus!). A nulla rezgés nagyon kényelmetlen volt elektromágneses hullámok, amelyben egész számú félhullám nem fér bele a lemezek közötti résbe. Az ok az, hogy amint azt Ön is tudja iskolai tanfolyam fizika, az elektromágneses tér nem hatol át a fémen. Következésképpen azok a hullámok, amelyek csomópontja nem éri el a lemezt, kiszorulnak onnan. Most a vákuumenergia megváltozott. Csak azokat a feleket, amelyekre l = a/n, Ahol n- tetszőleges egész szám, a- a lemezek közötti távolság.

Tehát a vákuum teljes energiája a lemezekkel most egyenlő

Persze hétköznapi szempontból a végtelent kivonni a végtelenből teljesen abszurd feladat. Amiben azonban a fizikusok jártasak lettek, az az a képesség, hogy végtelenekkel végezzenek számtani műveleteket. Egy elméleti fizikusnak, még egy kezdőnek is, hogy kivonja a végtelent a végtelenből, és mégis megkapja végső szám(és ami megfigyelhető és kísérletileg ellenőrizhető), az egy szelet torta. Problémánkra a válasz a forma

Az eredmény elérésének módja, bár hasonlít a bűvésztrükkökhöz, meglepően egyszerű. A végtelen formális manipulációjának megértéséhez először az összegeket végessé kell tenni. Tegyük fel, hogy nincsenek nagyon rövid hullámok, pl. az l feletti összegben csak l > l 0-ra korlátozzuk magunkat. Ennek megfelelően összesen n korlátoznom kell magam n < a/l 0 . Most számoljuk ki a különbséget. Ez lesz az l 0 vágási funkció. Ha egyre kisebb l 0 értéket veszünk, és ábrázoljuk ezt a függvényt, akkor kiderül, hogy hajlamos véges határ l 0 ® 0 esetén. Ez az eljárás, az úgynevezett renormalizálás vagy regularizáció, a fent említett eredményhez vezet.

A kapott eredmény az „egydimenziós” elektrodinamika eredménye. Hullámaink csak egy irányban terjedhettek – a lemezekre merőlegesen. Valójában bár a lemezek laposak, a probléma háromdimenziós. Az elektromágneses hullámok (még nullponti rezgések formájában is) három irányban terjedhetnek. Ez a dolog lényegén nem változtat, csupán a számításainkon van szükség némi módosításra.

A 3D-s probléma végső válasza így néz ki:

Ahol S- lemezterület.

Mi a teendő most ezzel a kifejezéssel? Nos, először is nyilvánvaló, hogy amikor a lemezek közelebb kerülnek egymáshoz (csökkenő a), D E csökken (mínuszjel!). Következésképpen minél közelebb vannak a lemezek, annál energetikailag kedvezőbb. Emlékezzen a kilencedik osztályra: potenciális energia U kő egy gravitációs mezőben a magasságban x egyenlő mgx. Engedje le a követ, és az energiája csökken. De tudod, hogy a Föld vonzza a köveket! Következésképpen a potenciális energia csökkenése, amikor a testek közelednek egymáshoz, kölcsönös vonzásukat jelzi. Hogyan vonható ki ez az erő az energiából? Igen, nagyon egyszerű. A mi „kő” problémánk esetében pótoljuk a különbséget

A mínusz jel azért jelent meg, mert az erő vektormennyiség, és ennek megfelelően az erőnek az abszcissza tengelyére való vetületét találjuk. A „kő” feladatban ezzel a képlettel azt kapnánk, mg, azaz ahogy kell - az erő lefelé, a Föld felé irányul.

Ezzel az eljárással könnyen megtalálhatja azt az erőt, amellyel a lemezeket vonzza:

Egy ilyen vonzerőt valóban kísérleti úton fedeztek fel. Aki ismeri a trükköket, az kísérletező! Sikerült megtisztítaniuk szakaszukat minden interakciótól, és megérezni az abszolút vákuumhoz kapcsolódó hatásokat, ami önmagában is csodának tűnik. Mert S= 1 cm 2, a= 0,5 µm, a vonzóerő 2·10 - 6 N volt, ami jó egyezést mutat a megadott elméleti képlettel.

Figyelem: az erő kifejezése egyáltalán nem tartalmazza az elektromágneses kölcsönhatási állandót (nincs e- elektrontöltés), és ez annak ellenére, hogy a fémről és a vele kölcsönhatásba lépő elektromágneses térről beszéltünk. Ez az a tény, amely lehetővé teszi, hogy a Kázmér-effektust a peremfeltételek (lemezek) miatti vákuumpolarizáció hatására tekintsük. Itt teljes analógia van a dielektrikum külső elektromos térben történő polarizációjával. Ezt a jelenséget akár a vákuum dielektromos állandójának e bevezetésével is leírhatjuk. Csak ne tévessze össze az e 0-val, amely az SI rendszerben minden elektromos törvénybe be van illesztve, és amely csak a töltés mértékegységének meghatározásában felmerült zavarok miatt merült fel. A vákuum e egy valós fizikai jellemző, amely a vákuum külső hatásokra adott válaszát írja le.

Most a végére értünk. Ahogy az várható is, a természet ugyanaz a varázsló és csaló. Ismét meggyőződtünk a világi bölcsesség helyességéről, hogy ha nincs semmi, akkor nincs semmi. A feladatunk azonban nem az volt, hogy kézen fogjuk a természetet, hanem kitaláljuk, hogyan is működik mindez. Mint mindig, tanulás közben természetes jelenség Felmerül a kérdés: lehet-e hasznot húzni ebből a tudásból? Lehet ezt valahogy használni? Végül is az energia, függetlenül attól, hogy hol tárolják, energia, és egyszerűen működnie kell. Ha nemcsak az olajban, hanem az atommagban is elraktározott energiát megtanultuk kinyerni, akkor miért ne próbálnánk meg feneketlen vákuumkutakból meríteni. Valójában folynak ilyen kísérletek. Ön természetesen megérti, hogy ebben az esetben nem gyakorlati eszközök, például tűzhely vagy reaktor létrehozásáról beszélünk, hanem az energia felhasználásának alapvető lehetőségének feltárásáról.

Bárki, aki azt hiszi, hogy a vákuum tulajdonságai a leírtakhoz hasonló hatásokra korlátozódnak, mélyen téved. A végtelen és mindenütt jelenlévő vákuum folyamatosan beavatkozik a jelenségekbe mind a mikrokozmoszban, mind az Univerzum ügyeiben. A mikrokozmoszban a megfigyelt részecskék egyszerűen kénytelenek élni ebben a nulla rezgések forrásban lévő üstjében. Azt már tárgyaltuk, hogy ebben a vákuum-semmiben elvileg minden elemi részecskét megtalálhatunk, és korlátlan mennyiségben. Ha egy adott részecskének van antirészecskéje (az elektronnak van pozitronja), akkor a vákuuméletük együtt megy végbe. A nulla oszcilláció számukra abból áll, hogy részecske-antirészecske pár keletkezik, majd a részecske és az antirészecske kölcsönösen elpusztítja - megsemmisíti. Tehát kiderül, hogy léteznek, de úgy tűnik, nem léteznek. Az ebben az állapotban lévő részecskéket virtuálisnak nevezzük.

Most képzeljük el: a megfigyelhető valós részecskénk repül (legyen az elektron), és a közelben - gurgle-gurgul - virtuális párok vagy keletkeznek, vagy összeomlanak. Gyakran előfordul, hogy a természet összekeveri a virtuális részecskéket a valódi részecskékkel - elvégre a részecskék mind egyformák, és az egyik elektron nem különböztethető meg a másiktól. Tehát egy virtuális pár keletkezett az elektronod közelében, de az antirészecske összekeverte virtuális partnerét, és megsemmisült a valódi részecskével. Megérti, hogy a virtuális elektronnak nincs más választása, mint egy valós részecske szerepét felvállalni. Ennek eredményeként valami elképzelhetetlen történik a szemünk előtt: volt egy valódi részecske az egyik helyen, és hirtelen egy másik helyen kötött ki. Valamiféle teleportáció. Az atom elektronpályájának ezt a „jitterét” elméletileg megjósolták és kísérletileg igazolták (Lamb shift). Miért beszélünk különféle atomi apróságokról, amikor a vákuumban tárolt végtelen energia lehetővé teszi, hogy felvegye a versenyt a kozmológiai számokkal. Valószínű, és ilyen hipotéziseket is megfogalmaztak, hogy a vákuum határozta meg és határozza meg az Univerzum fejlődését. Csak a szokatlan tulajdonságokkal rendelkező vákuum használata képes nyilvánvalóan megfékezni a fekete lyukakat, és megakadályozni, hogy nem fizikai matematikai pontokká zsugorodjanak. A légüres térben tehát bőven van tennivaló, ezért (Ya.B. Zeldovich-ot idézve) amellett lehet érvelni, hogy „a csillagászati ​​problémákkal foglalkozó teoretikusokat nem fenyegeti a munkanélküliség”.

Hendrik Kázmér- holland fizikus, a Holland Tudományos Akadémia tagja (1964), a Tudományos Akadémia elnöke (1973).

Koppenhágában a Bohrnak, Paulinak pedig Zürichben dolgozott. A kvantummechanika, magfizika, alacsony hőmérsékletű fizika, szupravezetés, termodinamika, mágnesesség, alkalmazott matematika területén dolgozik.

1934-ben K. Gorterrel együtt kidolgozta a szupravezetés fenomenológiai elméletét (Casimir-Gorter modell). 1936-ban kvantumelméletet épített fel az atommag és az atomok és molekulák elektromos és mágneses mezőivel való kölcsönhatásáról. 1942-ben kidolgozta a mágneses oktupóluskölcsönhatások részletes elméletét. Du Prével együtt 1938-ban bevezette a spin hőmérséklet fogalmát, külön termodinamikai alrendszerre bontva a spin szabadságfokait.

1. V. V. Mostepanenko, N. N. Trunov. Kázmér-effektus és alkalmazásai. Moszkva, Energoizdat, 1990.

3. S. Hawking. Az ősrobbanástól a fekete lyukakig: Az idő rövid története. M., Mir, 1990.

Kázmér-effektus.

1999-ben néhány barátom nanométer méretű fémporok gyártásával foglalkozott. Hogy miért van erre szükség kereskedelmi szempontból, az itt nem fontos. Különféle technológiákat alkalmaztak, ezek egyike a fémgőzök kondenzációja volt különböző feltételek. Ezt a port egy másik reaktorba szállították felhasználás céljából. Mint érti, az anyag tulajdonságait tekintve nagyon szokatlan. A srácok többnyire anyagtudósok és vegyészek voltak. És így döbbentek rá arra, hogy ennek a pornak az áramlása nem úgy történt, ahogy annak a klasszikus fizika szempontjából történnie kellett volna. Az áramlás típusa erősen függött a por vezetőképességétől, bár ezek mind olyan vezetők voltak, amelyek érintkezéskor könnyen cseréltek töltést. Elkezdtek „szedni”, az ő szempontjukból érthetetlen volt a hatás. Elkezdték „fütyülni” az összes barátjukat, és rajtam volt a sor. Én sem tudtam rájönni, hogy ez milyen hatást zavar, de a „lánc” mentén továbbadtam őket a fizikusoknak.

A koporsó egyszerűen kinyílt – a Kázmér-effektus. Nem írom át ennek a hatásnak a Wikipédián adott magyarázatát. csak hozom őt.

Http://ru.wikipedia.org/wiki/Casimir_Effect

„A Kázmér-effektus egy olyan hatás, amely a töltetlen testek kölcsönös vonzásában áll a vákuumban lévő kvantumingadozások hatására. Leggyakrabban két, egymáshoz közel elhelyezett, párhuzamos töltetlen tükörfelületről beszélünk, de a Kázmér-effektus bonyolultabb geometriákban is létezik. A Kázmér-effektus oka a fizikai vákuum energiaingadozása a benne lévő virtuális részecskék állandó születése és eltűnése miatt. A hatást Hendrik Casimir (1909-2000) holland fizikus jósolta meg 1948-ban, majd később kísérletileg is megerősítette.

A hatás lényege

A kvantumtérelmélet szerint a fizikai vákuum nem abszolút űr. Folyamatosan virtuális részecskék és antirészecskék párok születnek és tűnnek el benne - az ezekkel a részecskékkel kapcsolatos mezők állandó oszcillációi (fluktuációi) jelentkeznek. Különösen a fotonokhoz kapcsolódó elektromágneses térben fordulnak elő rezgések. Vákuumban az elektromágneses spektrum minden hullámhosszának megfelelő virtuális fotonok születnek és tűnnek el. A szorosan elhelyezkedő tükörfelületek közötti térben azonban a helyzet megváltozik. Bizonyos rezonanciahosszokon (a felületek között egész vagy fél egész szám) az elektromágneses hullámok felerősödnek. Minden más hosszúságnál, amelyek nagyobbak, éppen ellenkezőleg, elnyomnak (vagyis elnyomják a megfelelő virtuális fotonok születését). Ennek eredményeként a virtuális fotonok belülről a két felületre nehezedő nyomása kisebbnek bizonyul, mint a kívülről érkező nyomás, ahol a fotonok születése semmilyen módon nem korlátozott. Minél közelebb vannak egymáshoz a felületek, annál kevesebb hullámhossz van közöttük rezonanciában, és annál több van elnyomva. Ennek eredményeként megnő a felületek közötti vonzási erő.

A jelenséget képletesen „negatív nyomásnak” nevezhetjük, amikor a vákuumot nem csak a hétköznapi, hanem néhány virtuális részecskétől is megfosztják, vagyis „mindent kiszivattyúztak, és még egy kicsit.”

Bonyolultabb geometria esetén (például gömb és sík kölcsönhatása vagy összetettebb objektumok kölcsönhatása) numerikus értékés az együttható előjele megváltozik, így a Kázmér-erő egyszerre lehet vonzó és taszító erő.”

Az idézet vége.

Ez az eset abból a szempontból figyelemre méltó, hogy a viselkedés tisztán látszott mechanikus rendszer– fémpor, amiről kiderült, hogy kvantumeffektusokhoz kötődik, és ezek egyik legkevésbé érthető következménye, amint szerintem sokak számára – Virtuális részecskék.

A Casimir-effektus jelentős értékeket érhet el, de csak száz nanométernél kisebb távolságban. Ezért annak ellenére, hogy elméletileg Hendrik Casimir már 1948-ban megjósolta ezt a hatást, kísérleti megerősítése csak 1997-ben (49 évvel később) jelent meg. Az Evgeniy Lifshitz által 1956-ban felfedezett taszító hatás megerősítésére 53 évet kellett várni - ezt csak 2009-ben erősítették meg.

A klasszikus mechanikában létező „üres” vákuumról kiderült, hogy nem is olyan üres: a kvantummechanika hatásainak vizsgálatakor kiderült, hogy tele van olyan virtuális részecskepárokkal, amelyek folyamatosan képződnek és semmisülnek meg egymás között. Sőt, ha két párhuzamos vezetőlemezt nagyon közel helyezünk el elektromos áram, akkor az ilyenkor keletkező részecskék a hulláminterferencia hatására kialszanak. Minél közelebb helyezkednek el a lemezek, annál kevesebb virtuális részecske marad közöttük, míg a külső környezetben számuk (valamint az általuk keltett nyomás) változatlan marad, ami egyre nagyobb erőt hoz létre a lemezek vonzására.

Ennek a jelenségnek analógja, amely a hullámok vízi környezetben való interferenciáján alapul

Vonzó hatás

A lemezek között 10 nanométeres távolságban ez az erő atmoszférikushoz közeli nyomást tud létrehozni, de mivel erőssége 4 hatványnyi távolságra csökken, így már 100 nanométeres távolságban is nehezen regisztrálhatóvá válik. Ezt a hatást különféle nanomechanikai rendszerekben való alkalmazásra javasolták, sőt egzotikus anyagok helyettesítésére és a féreglyukak stabilizálására is javasolták.

Taszító hatás

1956-ban Evgeniy Lifshits kimutatta, hogy ha a két felület közötti rést dielektromos anyaggal töltik ki, ez a jelenség megváltoztathatja az előjelét. Az első kísérlet, amely megerősítette ezt a hatást, az volt, hogy egy aranyozott, mindössze 40 mikron átmérőjű golyót egy arany filmhez préseltek, és egy szilícium ostyát (a vonzás, illetve a taszítás hatásának mérésére) folyékony közegbe - bróm-benzolba - helyezték. A 2009-ben a Nature folyóiratban publikált munka szerzői azt mutatják, hogy két vagy több folyadék összekeverése lehetővé teszi a taszítást kis távolságokon és a vonzást nagy távolságokon, ami viszont nagyon alacsony súrlódási együtthatójú mechanizmusok létrehozását teszi lehetővé.

Kísérleti eredmények: a kék vonal a taszítóerő, a sárga vonal a vonzóerő eredményeit mutatja. A mért erők már 80 nm távolságban összemérhetővé válnak a mérési hibákkal.

Dinamikus hatás

Ez a jelenség abban rejlik, hogy ha a tükör relativisztikus sebességgel mozog, akkor a virtuális részecskepárok egy részének nincs ideje megsemmisülni, és szétválnak, ezáltal valódi fotonokká alakulnak. Egy ilyen hatás létezését Julian Schwinger jósolta a hetvenes évek közepén, és 2011-ben a tudósok megerősítették. A kísérlet elvégzéséhez szupravezető kvantuminterferométert használtak, amely a fénysebesség 5%-ával mozgó elektromágneses tükröt tudott szimulálni. Ez a jelenség nem sérti az energiamegmaradás törvényét (ahogyan annak tűnhet), mivel energiát használnak fel a tükör mozgatásához. Tovább Ebben a pillanatban csak egy hipotetikus meghajtórendszernek tekinthető, amely hasonló a jelenleg több helyen egyszerre tesztelthez

Körülbelül 50 évvel ezelőtt Heinrich Casimir felfedezte, hogy két felület közötti vákuumban van egy bizonyos erő, amely valódi forradalmat idézhet elő a tudományban.

Ha veszünk két tükröt, és üres térbe helyezzük őket, a vonzalom megindul közöttük, mert vákuum van közöttük. Ezt a jelenséget Kázmér fedezte fel 1948-ban, amikor ben tanult tudományos központ Eindhovenben. Ezt a jelenséget Kázmér-effektusnak, a két tükör között fellépő erőt pedig Kázmér-erőnek nevezték.

Sokáig azt hitték, hogy a Kázmér-effektus nem más, mint egy érdekes elmélet. Azonban azért Utóbbi időben Fokozott érdeklődés mutatkozik e jelenség iránt. Megállapítást nyert, hogy a Kázmér-erő közvetlenül hat a mikroszkopikus mechanizmusokra, és a technikai berendezések fejlődésének köszönhetően ez az erő fokozott pontossággal mérhető.

Ez a hatás érdekes lehet az alapvető fizika számára. Számos elmélet létezik, amelyek szerint a tíz- és tizenegydimenziós elméletekben vannak kiterjesztett extra dimenziók. Ezen elméletek szerint a milliméter legkisebb töredékeinek távolságaiban van bizonyos eltérés a standard newtoni gravitációtól. Ezért a Kázmér-effektus mérésével ezek a hipotézisek tesztelhetők.

Kázmér kolloid oldatok tanulmányozása

Az eindhoveni kutatóközpontban dolgozó Casimir ezeknek a magas viszkozitási indexű, mikron méretű részecskéket tartalmazó anyagoknak a jellemző tulajdonságait vizsgálta. Tulajdonságukat a Van der Waals-erők határozzák meg – ezek olyan hosszú távú vonzó erők, amelyek semleges molekulák és atomok között keletkeznek.

Theo Overbeck, Casimir kollégája megjegyezte, hogy Fritz London elmélete a van der Waals-erők leírására nem képes helyesen értékelni a kísérleti adatokat. Megkérte Kázmért, hogy dolgozzon ezen a problémán. Kázmér felfedezte, hogy lehetetlen pontosan leírni a 2 semleges molekula között megfigyelt kölcsönhatást azon tény alapján, hogy az állandó.

Ezek után a tudós megjegyezte, hogy ezt az eredményt leírható, ha figyelembe vesszük az atom fluktuációit. A fluktuáció egy olyan kifejezés, amely minden típusú ingadozást és időszakos változást leír. Ekkor a tudós arra gondolt, hogy két molekula helyett két tükröt is be lehetne szerelni, amelyek tükröző oldalai egymás felé néznek. Tehát megjósolta a visszaverő lemezek között fennálló vonzás erejét.

Dinamikus Kázmér hatás

A kvantumelmélet szerint a vákuum nem közönséges űr. Rendszeresen megfigyelhetők benne energiaingadozások - virtuális részecskék és antirészecskék születnek és meghalnak. Képesek nyomást gyakorolni. Ezt a jelenséget „statikus Kázmér-effektusnak” nevezik. Kísérletekkel igazolták. Elméletileg azonban létezik egy dinamikus Casimir-effektus is - a vákuum-ingadozások valós részecskékké (például fotonokká) való átalakulása. A tudósok pontosan ezt a hatást figyelték meg.

A dinamikus Kázmér-effektusnál a tükrök oszcillálódjanak, sebességük pedig a fénysebességgel legyen összemérhető. Ehhez a fizikusoknak fémfelületeket kellett erős mágneses térbe helyezniük. Ennek a mezőnek a rezgési sebessége másodpercenként tizenegymilliárdszor volt. A felületek a fénysebesség 5%-ának megfelelő sebességgel deformálódni kezdtek, és a fotonok megjelenését rögzítették a kimeneten. A fotonok tulajdonságaiból ítélve azt lehet állítani, hogy párban jelentek meg.

Az elmúlt néhány évben a tudósok megpróbálták bebizonyítani, hogy az embereknek egyáltalán nincs szükségük a fosszilis tüzelőanyagoktól való függésre.

Azt állítják, hogy továbbra is harcolunk az energiaforrásokért, pusztítunk környezetés árt az anyaföldnek. Továbbra is ugyanazokat a régi módszereket használjuk, amelyek dollárbillió dollárt termelnek az energiaipar csúcsán állók számára. A vállalati média továbbra is azt a gondolatot tolja, hogy energiaválságban vagyunk, forráshiány miatt komoly probléma közeledik.

Nulla pont energia koncepció

Egyes tudósok azzal érvelnek, hogy az energiaipar tulajdonosainak ugyanaz a csoportja a vállalati médiával is rendelkezik. Úgy tűnik, ez egy újabb félelem taktika, és egy újabb ürügy arra, hogy ne használjunk szabad energiát. Például a gyakorlatban használják.

Hogyan lehet forráshiány, ha olyan rendszereink vannak, amelyek külső hitelfelvétel nélkül is képesek erőforrást biztosítani? Ez azt jelenti, hogy ezek a rendszerek korlátlan ideig működhetnek, és erőforrásokat biztosíthatnak az egész bolygó számára fosszilis tüzelőanyagok elégetése nélkül. Ez megszüntetné a legtöbb "számlát", amelyet az emberek fizetnek a megélhetésért, és csökkentik káros hatások milyen hatást gyakorolunk a Földre és környezetére.

Még ha nem is hisz a szabad energia (más néven nullponti energia) koncepciójában, számos tiszta forrásunk van, amelyek minden energiát elavulttá tesznek.

Ez a cikk főként a szabad energia fogalmára fog összpontosítani, amelyet a világ számos kutatója bebizonyított, akik kísérleteket végeztek és publikálták munkájukat.

Ha azonban az új energiatechnológiák az egész világon ingyenesek lennének, a változások mélyrehatóak lennének. Mindenkit érintene, mindenhol érvényes lenne. Ezek a technológiák abszolút a legfontosabb dolog, ami a világtörténelemben történt.

Kázmér energiájának ereje

A Kázmér-effektus a szabad energia egyik cáfolhatatlan példája.

Az energiát Heinrich Casimir német elméleti fizikus 1948-ban jósolta meg, de akkoriban a technológia hiánya miatt kísérletileg nem sikerült megszerezni.

A Kázmér-effektus a nullapont vagy vákuumállapot energiáját szemlélteti, amely azt jósolja, hogy két egymáshoz közeli fémlemez vonzza egymást a kvantumfluktuációk kiegyensúlyozatlansága miatt.

Ennek messzemenő következményei vannak, és az elméleti fizikában részletesen megírták a kutatók világszerte. Ma kezdjük látni, hogy ezek a fogalmak nemcsak elméletiek, hanem gyakorlatiak is.

A vákuumot általában üregeknek tekintik, de Hendrik Casimir úgy vélte, hogy nem tartalmaznak elektromágneses hullámok rezgését. Elmélete szerint két vákuumban tartott fémlemez képes elnyelni a hullámokat, vákuumenergiát hozva létre, amely vonzza vagy taszítja a lemezeket.

Ha két lemezt helyezünk vákuumba, azok vonzzák egymást, és ezt az erőt Kázmér-effektusnak nevezték, mint a vákuum energiáját (nullapont-oszcillációk). A Harvard Egyetemen és az Amszterdami Egyetemen és másutt végzett legújabb tanulmányok megerősítették a Kázmér-effektus helyességét.

A Kázmér-erő azonban nagyon gyenge, és akkor észlelhető, ha a testeket több mikron választja el egymástól, és erősen megnövekszik, ha a testek egy mikronnál kisebb távolságra közelednek.

10 nm-es távolságban (több száz akkora, mint egy tipikus atom) a Kázmér-erő a légköri nyomáshoz hasonlítható.