Haben negative Drücke irgendeine physikalische Bedeutung?

Thermodynamisch hängt der Druck mit der Arbeit zusammen, die bei der Volumenänderung verrichtet wird. Unter der Annahme einer adiabatischen Änderung ergibt sich die Änderung der inneren Energie eines Systems aus der an ihm geleisteten Arbeit:

Nehmen Sie ein Volumen eines idealen Gases und lassen Sie es sich ausdehnen$dV$es wirkt auf seine Umgebung und seine innere Energie nimmt ab. Dies ist der übliche (positive) Druck.

Aber denken Sie an die dunkle Energie, von der wir glauben, dass sie das Universum durchdringt. Wenn wir ein gewisses Vakuumvolumen nehmen und es ausdehnen lassen$dV$dann steigt die innere Energie. Das mag seltsam erscheinen, aber es steigt, weil die Dichte der dunklen Energie überall konstant ist, sodass ein größeres Volumen mehr dunkle Energie hat. Wie auch immer, wenn die innere Energie unseres Systems steigt, wenn die Lautstärke zunimmt, müssen wir daran gearbeitet haben, dh das Zeichen von$PdV$ist negativ. Da das Zeichen von$dV$positiv ist, weil die Lautstärke zunimmt, schließen wir daraus, dass das Vorzeichen von$P$muss negativ sein, dh dunkle Energie hat einen negativen Druck.

Dunkle Energie ist nicht gleichbedeutend mit negativer Masse in der$E = mc^2$Sinn. Die Energiedichte ist positiv. Der Grund, warum es einen negativen Druck anzeigt, liegt an seiner Zustandsgleichung und nicht daran, dass es sich in gewisser Weise um negative Energie handelt .