Το απόλυτο Τίποτα;

«Μέσα από τα μάτια μας, το σύμπαν αντιλαμβάνεται τον εαυτό του. Μέσα από τα αυτιά μας, το σύμπαν ακούει τις αρμονίες του. Είμαστε οι μάρτυρες μέσω των οποίων το σύμπαν συνειδητοποιεί τη δόξα του, το μεγαλείο του»,Alan Wilson Watts.

Τα φωτόνια είναι χωρίς μάζα, από το πρώιμο σύμπαν (ακτινοβολία CMB) παρέχουν ένα στιγμιότυπο των συνθηκών του σύμπαντος λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Τα φωτόνια ως φορείς ενέργειας...

Τα φωτόνια, τα δομικά στοιχεία του φωτός, είναι σωματίδια χωρίς μάζα που εξακολουθούν να καταφέρνουν να μεταφέρουν ενέργεια και ορμή. Αυτή η συναρπαστική ιδιότητα εξηγείται από την εξίσωση του Αϊνστάιν, όπου είναι η ενέργεια του φωτονίου, η σταθερά του Planck και η συχνότητα του φωτός. Παρά το γεγονός ότι δεν έχουν μάζα ηρεμίας, τα φωτόνια διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη μεταφορά ενέργειας σε όλο το σύμπαν.

Μια από τις βασικές γνώσεις της κβαντικής μηχανικής είναι ότι το απόλυτο τίποτα, μια έννοια που έχει ήδη συζητηθεί από Έλληνες φιλοσόφους, δεν υπάρχει πουθενά στην πραγματικότητα. Αντίθετα, η κβαντική θεωρία πεδίου έχει δείξει ότι ο φαινομενικά κενός χώρος γεμίζει από διακυμάνσεις των πεδίων φωτός και ύλης, που οδηγεί σε μια συνεχή εμφάνιση και εξαφάνιση φωτονίων καθώς και τεράστιων σωματιδίων. 

Στις ημέρες ίδρυσης της κβαντικής μηχανικής, αυτές οι συνέπειες της αρχής της αβεβαιότητας του Heisenberg συχνά δεν λαμβάνονταν πολύ σοβαρά υπόψη. Ωστόσο, η σύγχρονη φυσική ανακαλύπτει όλο και περισσότερο πώς το σύμπαν μας διαμορφώνεται από τις διακυμάνσεις των φυσικών πεδίων, οι οποίες όχι μόνο οδηγούν σε μικροσκοπικές μετατοπίσεις φασματικών γραμμών ατόμων, αλλά επιπλέον μπορεί να προκαλέσουν την εξάτμιση των μαύρων οπών και είναι τελικά υπεύθυνες για τη μεγάλης κλίμακας δομή του σύμπαντος μας, που σχηματίστηκε κατά την πληθωριστική περίοδο μετά τη μεγάλη έκρηξη. Ωστόσο, ο έλεγχος αυτών των διακυμάνσεων σε εργαστηριακή κλίμακα με τη σχετική χρονική ακρίβεια παραμένει εξαιρετικά δύσκολος μέχρι σήμερα.

Τα κβαντικά πεδία δεν αλληλεπιδρούν με την ύλη. Τα κβαντικά πεδία είναι ύλη. Σε μια θεωρία κβαντικού πεδίου, αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως σωματίδια είναι διεγέρσεις του ίδιου του κβαντικού πεδίου.

Η απλούστερη «πρακτική» θεωρία κβαντικού πεδίου είναι ο κβαντικός ηλεκτρομαγνητισμός. Σε αυτό υπάρχουν δύο πεδία: το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και το «ηλεκτρονικό πεδίο». Αυτά τα δύο πεδία αλληλεπιδρούν συνεχώς μεταξύ τους, η ενέργεια και η ορμή μεταφέρονται και οι διεγέρσεις δημιουργούνται ή καταστρέφονται. Έτσι, για παράδειγμα, αυτό που φανταζόμαστε διαισθητικά ως ένα ηλεκτρόνιο που απορροφά ένα φωτόνιο είναι, στην κβαντική ηλεκτροδυναμική, μια συγκεκριμένη αλληλεπίδραση μεταξύ του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και του ηλεκτρονιακού πεδίου, στην οποία το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο χάνει ένα κβάντο διέγερσης και το ηλεκτρονιακό πεδίο κερδίζει την ενέργειά του, ορμή και γωνιακή ορμή.

Τα φωτόνια αποτελούν παράδειγμα της κομψής αλληλεπίδρασης μεταξύ της κβαντικής μηχανικής και της σχετικότητας. Αν και χωρίς μάζα, δεν είναι καθόλου ασήμαντοι - είναι οι φορείς του φωτός και της ενέργειας, που επιτρέπουν τη ζωή, τροφοδοτούν την τεχνολογία και αποκαλύπτουν τα μυστικά του σύμπαντος.

Physics In History

https://x.com/PhysInHistory/status/1882126025389199600