10年ほど前に、NHKの科学番組で、たしか「真空の力/エネルギー」ということばを聞いて、その証明を《実験》で確かめた映像が流れたのを記憶しているのですが、あれはなんだったのでしょうか、 よく理解できなかったです。 詳しすぎる解説だとまた理解できなくなる気がします。簡潔に教えてください。 量子力学的な真空エネルギー(ゼロ点エネルギー)としての真空に存在する微小なエネルギー ? 宇宙論におけるダークエネルギーや負の圧力として、宇宙の膨張に関わる力 ?
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お礼日時:2025/12/31 15:43
真空というのは、何もないという事ではなく、基底状態(最低エネルギー状態)において安定化した状態という事のようです。 何もないのではなく、基底状態としての真空エネルギーが存在するので、それが量子力学的に揺らいでおり、境界条件の変更などを行うと、そこから光子を放出したりするのを観測できる(真空からの光の放出)。 孤立原子の励起状態において、勝手に基底状態に落ちる(光を自然放出する)のも、この真空の揺らぎによる摂動で説明できるようです。 真空の揺らぎがなければ、励起状態が維持されて、基底に落ちる理由がないとのこと。 また、真空においては揺らぎの電磁場が存在するので、この真空のモードはデザイン可能であり、これによって励起原子の寿命などを操作することも出来るようです。 フォトニック結晶とか、回路QED(共振器QED、超電導量子電気力学)などは、この真空のエネルギーを積極的に活用したものであり、真空のエネルギーがなければそもそも動作しません。 つまり、既に活用してます。 >宇宙論におけるダークエネルギーや負の圧力として、宇宙の膨張に関わる力 ? 真空エネルギーは極めて大きく、E=mc^2 によれば巨大な重力源になるはずですが、そのような重力は観測されておらず、これが現在の謎のようです。 一般相対性理論においては、アインシュタインが導入した宇宙定数項として入るようですが、その効果には120桁のずれがあるとのこと。 それが、なぜかキャンセルされている。 そして、宇宙の膨張によっても真空エネルギーが希釈しないことによって、宇宙の膨張を促す斥力として働くようです。 密閉された気体の場合には、体積が広がるとエネルギーが減少して、体積拡大を抑えようとする収縮力が働きます。 しかし、真空エネルギーの場合には希釈が起きないので、常に体積を拡大させようとする力、斥力が発生して宇宙の膨張を加速させます。
めちゃ、雑に説明します。 量子力学的に真空とは、全ての素粒子を排除し空間と時間だけが存在する状態を真空と称します。 この、真空の状態でも僅かに場が揺らいでいます。 なぜ揺らぐのかは解っていません。 この揺らぎから生じるエネルギーを真空のエネルギーと呼んでいます。 真空のエネルギーがダークエネルギーだと仮定する説はありましたが、今は否定される事が多いです。 真空のエネルギーとダークエネルギーを比較すると、真空のエネルギーの方がかなり大きなエネルギーになるそうです。 しかし、今でも真空のエネルギーとダークエネルギーが同一だと考えている学者もいます。もし、真空のエネルギーがダークエネルギーだとしたら、我々がまだ観測できていない何かがあるのかも知れません。
物理学
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