Rigel, én az anyag, tehát a hagyományos anyag nyomásával kapcsolatban írtam a tanulmányomat.
A te általad mutatott linken meg a kozmológiai állandó nyomássá és energiasűrűséggé faragásának elképzelése található.
Ez két független dolog, tehát ez alapján nem szólhatod le a munkámat, úgyhogy kapufa...
Kiemelek néhány szókapcsolatot, mondatot, vagy mondatrészt a zöld dugattyú körül:
"fairly large vacuum energy density"
Itt azt mondja, hogy
meglehetősen nagy vákuumenergia-sűrűség.
Kicsit lentebb:
"The vacuum energy density must be constant"
Itt meg azt, hogy a vákuumenergia-sűrűségnek konstansnak kell lennie.
Először azt sugallja, hogy az nem konstans, hanem valami térben és időben változó mennyiség.
Aztán leszögezi, hogy konstansnak kell lennie.
Azt már nem is említem, hogy leges-legelőször a kozmológiai konstansból indul ki, ami eredetileg konstans.
Szerintem hibás a mondat, ami ezt a logikátlanságot teremti:
"The vacuum energy density must be constant because there is nothing for it to depend on."
Az aláhúzott rész azt jelenti, hogy: ...mert hogy ott a semmi ettől függjön.
Ez értelmileg és logikailag a konstans mivolt tagadásával lenne összhangban, tehát így:
"The vacuum energy density must be not constant because there is nothing for it to depend on."
Tehát, hogy: a vákuumenergia-sűrűségnek muszáj
nem konstansnak lennie, hogy ott a semmi ettől függjön.
"If a piston capping a cylinder of vacuum is pulled out, producing more vacuum, the vacuum within the cylinder then has more energy which must have been supplied by a force pulling on the piston."
Na, hát itt valami olyasmit állít, hogy ha egy vákuumhengerből a dugattyút bentről kifelé húzzuk, ezzel még több vákuumot csinálva, akkor
a dugattyú kihúzásához szükséges erővel a hengeren belüli vákuumba még több energiát táplálunk.
What?? That's for sure? (Mi?? Ez biztos?)
"If the vacuum is trying to pull the piston back into the cylinder, it must have a negative pressure, since a positive pressure would tend to push the piston out."
Rögtön meg is magyarázza, hogy ha a vákuum visszahúzni próbálja a dugattyút a hengerbe,
akkor negatív nyomásának kell lennie, mert a pozitív nyomás tenné azt, hogy kinyomja a dugattyút.
Oh, yes, of course... (Ó, igen, persze...)
A hagyományos szemléletben nyomása az anyagnak van.
Ezzel összhangban, a vákuum a nulla nyomással (és a nulla energiasűrűséggel) egyeztethető össze.
Ha kívül vákuum van, szerintem nem kell semmiféle erő a dugattyú kihúzásához. (
megjegyzés: A formafüggő Casimir-effektus, és az ebből adódó erő nem tartozik ide...)
Ha kívül pozitív (izotróp) nyomású anyag, pl. gáz vagy folyadék van, és belül a nulla nyomású vákuum, akkor azért kell erő és energiabefektetés a dugattyú kihúzásához, mert a dugattyú anyagát a nyomáspotenciál növekvő irányában mozgatjuk az aktuális pillanatnyi helyzetében. (
Hogy itt mégis mekkora energiát kell befektetni, az egy érdekes kérdés, erre most nem térek ki.)
Nem a hengerben lévő vákuum próbálja visszahúzni a dugattyút, hanem a külső nyomás próbálja visszanyomni.
Ha kívül negatív (izotróp) nyomású anyag volna, akkor az kihúzná a dugattyút. (
Érdemes elgondolkodni azon, hogy ha ezt gravitációs térben egy felül zárt csőben lévő folyadékoszloppal tesszük, akkor mégis hogyan alakul a dolog, és miért...)
Na, de folytassuk a prof. gondolatmenetét:
"The animation above shows the piston moving in the cylinder filled with a "vacuum" containing quantum fluctuations, while the region outside the cylinder has "nothing" with zero density and pressure."
A fenti animáció mutatja, ahogy a dugattyú mozog
a kvantum fluktuációkat tartalmazó "vákuum"-mal telített hengerben, még a hengeren kívüli régióban
a nulla sűrűségű és nyomású "semmi" van.
What the hell?? (Mi a pokol??)
És akkor jön egy minden kétséget eloszlató mondat:
"Of course the politically correct terms are "false vacuum" in the cylinder and "true vacuum" outside, but the physics is the same."
Természetesen ezek iránymutató megnevezések, hogy a hengeren belül "hamis vákuum", és kívül "igazi vákuum", de a fizika ugyan az.
A fennakadásaim inkább csak azért vannak, mert mondjuk egyrészt nem értem még, hogy miért a vákuum fluktuációt keveri ide. (
Fentebb inkább a spontán szimmetriasértésre hivatkozik, ami egy kicsit más...), és még inkább azért, mert egy kicsit még összevetettem a hagyományos anyagra alapozott nyomásértelmezéssel az elgondolást.
Egyébként jobban belegondolva tényleg értelmezhetőnek tűnik a vákuumra, vagyis inkább a téridőre ez az elképzelés (mert a kozmológiai tag számára az energiaimpulzus-tenzor értéke,
tehát, hogy van-e ott anyag, vagy nincsen, az mindegy).
"The magnitude of the negative pressure needed for energy conservation is easily found to be P = -u = -rho*c2 where P is the pressure, u is the vacuum energy density, and rho is the equivalent mass density using E = m*c2."
Az energiatároláshoz szükséges negatív nyomás nagysága könnyen kifejezhető a vastaggal jelölt képlet szerint, ahol
P a nyomás,
u a vákuumenergia-sűrűség, és
rho az ekvivalens tömegsűrűség az
E = mc2 alapján.
Tehát akkor a prof. szerint a vákuum (
vagyis szerintem inkább maga a téridő) egy antigravitáló tehetetlen nyugalmi tömeggel (vagy energiával) is jellemzendő valami, amely érezhetően nem konstans, mint ahogy azt eredetileg tartottuk, és annyira nyugalmi, hogy bármelyik inerciarendszerből nézve is nyugalmi ugyan azzal az értékkel. Nincs áramlása, amely a következő mondat utáni hivatkozási linken jól ki is vehető:
(
Na de akkor nem is kell a nyugalmi jelző, mert felesleges.)
(1) jelölését meg kellene különböztetni az anyagtól, vagyis a téridőben helyet foglaló igazi anyagtól, azaz annak energiaimpulzus-tenzorától, mert (1) tulajdonképpen a kozmológiai tag.
Az elképzelés nem engedi meg csak az izotróp esetet, ami szerintem szerencsés, mert jelentős bonyodalomtól menekül meg. A negatív érték mellett a pozitív értékű ilyen nyomás is elképzelhető. Ekkor viszont az energiasűrűség negatív lesz.
A megfigyeléseink mellett ami lényegében táplálja ennek az elképzelésnek az egzisztenciáját:
"The equations of quantum field theory describing interacting particles and anti-particles of mass M are very hard to solve exactly. With a large amount of mathematical work it is possible to prove that the ground state of this system has an energy that is less than infinity. But there is no obvious reason why the energy of this ground state should be zero."
Az részecskék és antirészecskék kölcsönhatásának kvantumtérelméleti leírásában a tömegre vonatkozó egyenlet nagyon nehéz felállítani. Jelentős matematikai munkával bebizonyítható, hogy a rendszer alapállapoti energiája nem végtelen nagy,
de nincs nyilvánvaló ok arra, hogy az alapállapoti energiának nullának kellene lennie.
A kérdés már csak az, hogy akkor mégis mennyi??