Nichts gegen leeren Raum

is empty space really nothing?

Das „Nichts“ des Physikers ist für den Philosophen ein Beispiel für etwas , für das „Nichts“ gut ist, lassen Sie diesen Philosophen in einer Rezension von „A Universe from Nothing“ von Lawrence Krauss erklären:

Ein leerer Raum, der von der Quantenmechanik (oder anderen Gesetzen der Physik oder sogar nur den Gesetzen der Physik an sich) beherrscht wird, ist nicht nichts und nicht einmal ein „Beispiel“ für nichts (was auch immer ein „Beispiel für nichts“ bedeutet), sondern etwas . Und es bleibt eher etwas als nichts, auch wenn es eine „gute erste Annäherung“ an nichts ist (was Krauss vermutlich mit „gutem ersten Beispiel“ gemeint hat). Wenn Leute fragen, wie etwas aus nichts entstehen könnte, meinen sie nicht „Wie könnte etwas aus fast nichts entstehen?“. Sie bedeuten „Wie könnte etwas aus nichts entstehen?“ Das heißt, von der Abwesenheit von irgendetwas – einschließlich der Abwesenheit von Raum (leer oder nicht), Gesetzen der Physik oder irgendetwas anderem.

Ich möchte die Antwort von Alfred Centauri ergänzen .

Vergessen Sie zunächst für einen Moment den Weltraum.

Nehmen wir zum Beispiel das zweite quantisierte elektromagnetische Feld , da dies das Feld ist, das mir am meisten vertraut ist.

Die einzigen Dinge, die in der modernen Physik für real gehalten werden, sind dieses Feld und andere ähnliche Quantenfelder. Es gibt nur eine Handvoll von ihnen. Wenn wir physikalische Phänomene beobachten, sehen wir Wechselwirkungen zwischen diesen Quantenfeldern .

Das zweite quantisierte elektromagnetische Feld kann man sich als eine unendliche Ansammlung einfacher harmonischer Quantenoszillatoren vorstellen, einen für jeden klassischen ebenen Wellenmodus der Maxwellschen Gleichungen. Die Eigenzustände von einfachen harmonischen Quantenoszillatoren sind diskret und sie sind gleichmäßig um eine Energiemenge beabstandet$h\,\nu$, Wo$\nu$die Frequenz des betreffenden Oszillators ist. So kann jeder Oszillator seinen Zustand diskontinuierlich ändern, indem er ein ganzzahliges Vielfaches dieses Grundenergie-"Chunks" aufnimmt oder abgibt.$h\,\nu$von oder zu einem anderen Quantenfeld. Die Wechselwirkungen des elektromagnetischen Feldes mit den anderen Quantenfeldern in der Welt erfolgen also über diese diskreten Pakete. Ich stelle mir diese Pakete nicht so sehr als Billardkugeln vor, sondern eher als diskrete Datenpakete, die zwischen Netzwerken im Internet ausgetauscht werden und so "Dingen, die im Internet passieren" ein Sein verleihen. Oft ist es nicht einmal sinnvoll zu fragen, „wo“ diese Kommunikation stattfindet. Die Quantenfelder der Welt sprechen in diskreter, klobiger Kommunikation miteinander und geben so allem, was wir um uns herum geschehen sehen, Sein. Wenn diese klobigen Kommunikationen das elektromagnetische Feld beinhalten, nennen wir sie Photonen.

Wo sind diese Quantenoszillatoren? Denken Sie daran, wir haben noch nicht einmal über den Weltraum gesprochen, ich bitte Sie, es zu vergessen! Die Antwort ist, dass sie nirgendwo im Besonderen und gleichzeitig überall sind! Denn die Quantenfelder, von denen ich gesprochen habe, sind der Raum um uns herum. Mit dem mysteriösen Begriff der „Leere“ in der Physik (ein Gedanke, der mir als Kind tatsächlich Alpträume bereitete) brauchen wir uns nicht mehr zu beschäftigen: Leerer Raum ist nichts anderes als das, was wir sehen, wenn die Quantenoszillatoren der Quantenfelder der Welt befinden sich alle in ihren Grundzuständen!

„Leerer Raum“ ist ganz anders als nichts, da ersterer aus Quantenfeldern besteht.

Eine einfache Analogie.

Stellen Sie sich ein stilles Wasserbecken vor. Wenn es still ist, gibt es keine Wirbel und keine Wellen. Wenn wir das Wort „Ding“ so reservieren, dass es „Wirbel, Kräuselung, solches Zeug“ bedeutet, dann ist dort, wenn der Pool still steht, sich völlig unbewegt, „nichts“. Wenn der Pool gestört wird, gibt es Wellen und Wirbel, und jetzt ist da "etwas". Dies ist eine gute Analogie für den Sinn, in dem Hawking und andere vorgeschlagen haben, dass „es möglich ist, etwas aus dem Nichts zu beschwören“ (um aus der Frage zu zitieren). Ich denke, dass Hawking in diesem Beispiel einen bedauerlichen Sprachfehler gezeigt hat, der leicht irreführend ist, weil der "Pool", der in die Quantenfeldtheorie einbezogen ist, ein hochgradig strukturierter Pool ist; Hawking selbst untersuchte seine Eigenschaften (Quantenfelder in einer durch die allgemeine Relativitätstheorie beschriebenen Raumzeit) und er brauchte dazu all seine intellektuellen Fähigkeiten. Die bloße Tatsache, dass es Eigenschaften und Gleichungen hat, die es beschreiben, zeigt, dass es nicht nichts im gewöhnlichen Sinne des Wortes ist.

Beginnen Sie mit einem abgeschirmten Vakuum im freien Fall. Das ist leer! Nehmen Sie ein Paar starrer, planarer, deckungsgleicher, paralleler, supraleitender, geerdeter Spiegelplatten und bringen Sie sie wirklich nah heran, kleiner als ein Mikrometer Abstand. Schlagen Sie den Casimir-Effekt nach.

Für jede erlaubte Photonenwellenlänge in diesem Vakuum gibt es ein halbes Photon der Heisenberg-Unsicherheit. Sie haben ein Etalon geschaffen, in dem keine halbe Wellenlänge größer als der Plattenabstand existieren kann (und auch periodische destruktive Interferenz für kleinere Wellenlängen weglassen). Sie haben etwas mehr Nichts aus dem Vakuum herausgepresst. Übermäßiger Strahlungsdruck außerhalb der Platten drückt sie zusammen. Die Kraft variiert als umgekehrter Würfel ihrer Trennung. Es wurde gemessen.

Aber warte! Es gibt mehr! TEUFLISCH! Die Lichtgeschwindigkeit senkrecht zum Etalon überschreitet c = 1 nur dann, wenn die Casimir-Energie negativ ist. Die Casimir-Energie bei endlicher Temperatur ist in veröffentlichten Fällen positiv.

http://www.npl.washington.edu/AV/altvw43.html
http://arXiv.org/abs/gr-qc/0107091
http://arXiv.org/abs/quant-ph/0010055
http:/ /arxiv.org/abs/1110.1919
Riesiger Casimir-Effekt bei endlicher Temperatur im elektromagnetischen Rindler-Raum
Phys. Lette. B236 354 (1990)
Phys. Lette. B250 133 (1990)
JPhys A26 2037 (1993)

man kann „Sein und Nichts“ nicht ohne grundlegende Probleme und Paradoxien verbinden, die mit Infinitesimalen verbunden sind, und daher die Frage „Existiert nichts zusammen mit etwas?“. ist bedeutungslos. Nichts existiert nur als Beziehung, also in Abwesenheit von etwas.

Ich wollte erwähnen, dass das Vakuum, das definitiv aus physikalischen Dingen besteht, der einzige Mechanismus ist, der die Quantenverschränkung unterstützt.

Das Vakuum ist überall; Dunkle Energie ist dort, wo die Schwerkraft war.