استحصال انرژی از هیچ

برداشت انرژی و نور از فضای تهی, ریشه در یک واقعیت فیزیکی دارد

این روزها گویا همه شمشیرهایشان را تیز کرده‌اند تا پادشاهی نظریه‌های فیزیکی را سرنگون کنند.

بعد از ادعای جنجالی کشف ذرات سریع‌تر از نور و معرکه‌ای که در رد و تأیید آن بپا شد، حالا نوبت به استخراج انرژی و نور از دل هیچ و پوچ رسیده است تا ثابت کند که خلأ پوچ و تهی نیست.

اگر گرفتن کره از آب کنایه از مهارت و زیرکی فوق‌العاده تا سر حد انجام کاری محال باشد، اما قضیه نور و انرژی گرفتن از خلأ فرق می‌کند و دست‌کم از بابت محال بودن مصداق ندارد. طبق قوانین فیزیک از هیچی هم می‌توان چیزی به‌دست آورد بشرطی که با سرعتی نزدیک به سرعت نور در حرکت باشیم. در واقع کشف دانشمندان در جهت تأیید یک پیش‌بینی قدیمی در خصوص چگونگی استحصال انرژی از فضای تهی و تولید نور است که هندریک کسیمیر فیزیکدان آلمانی سال ۱۳۲۷ خورشیدی مطرح کرد. قضیه برداشت انرژی و نور از فضای تهی، ریشه در یک واقعیت جا افتاده فیزیکی دارد که می‌گوید فضای تهی و خلأ کاملا هم تهی و خالی نیست و بازی قایم باشک پر افت و خیزی از ذرات در آن جریان دارد. البته این قضیه با قوانین مکانیک ذره همسویی دارد که می‌گوید «حتی یک محیط خلأ هم نمی‌تواند انرژی کاملا صفری داشته باشد و نوسانات انرژی کوچکی در دل آن جریان دارد.» این نوسانات به‌صورت جفت شدن‌های زودگذر ذرات ظاهر می‌شوند.

البته این ذرات بالقوه یا مجازی که معمولا فوتون‌ها هستند تازگی نداشته و از گذشته در آزمایش مربوط به نمایش اثر کسیمیر به اثبات رسیده بود. در این آزمایش دو آیینه موازی نزدیک به هم قرار گرفته چنان به‌نظر می‌رسند که به سمت همدیگر میل کرده و کشیده می‌شوند. علت بروز این پدیده در فضای کوچک بین آیینه‌هاست که مجال ظهور فوتون‌های مجازی کمتری را می‌دهد و از آنجا که جمعیت فوتون‌های بیرون مانده بیشتر است، فشار انرژی تابشی که از خارج بر آیینه‌ها وارد می‌شود از فشار تابشی بین خودشان بیشتر بوده و آیینه‌ها را به سمت همدیگر می‌راند، اما اکنون دانشمندان یک گام فراتر از نمایش اثر کسیمیر و بازی قایم باشک فوتون‌های مجازی برداشته‌اند و طی فرآیندی موسوم به اثر کسیمیر دینامیکی موفق به بیرون کشیدن فوتون‌ها از دل فضای تهی شده‌اند. در این آزمایش تازه اثر کسیمیر که انصافا آزمایش فنی سخت و دشواری محسوب می‌شود، فقط یک آیینه حضور دارد که البته نقش سنگینی برعهده دارد. این آیینه باید با سرعتی نزدیک به نور در فضای تهی و از میان دریای فوتون‌های مجازی سفر کند. چون آیینه یک رسانا است، فوتون‌ها که ذرات الکترومغناطیسی هستند بخشی از انرژی جنبشی آیینه را جذب می‌کنند و بعد هم این انرژی اضافی را از طریق ایجاد زوج‌های فوتونی واقعی ساطع می‌کنند.

ناگفته پیداست که حرکت دادن آیینه‌ای با سرعت نزدیک به نور غیرعملی است و از همین‌رو دانشمندان از یک مدار الکتریکی فوق رسانا و نوسانگری برای تغییر سریع فاصله سیر الکترون در مدار استفاده کردند که در نهایت با رسیدن سرعت حرکت الکترون‌ها به یک چهارم سرعت نور، شرایط مناسب برای انتشار فوتون‌های واقعی از مدار و ظاهر شدن نور در خلأ بوجود آمد.

فیزیکدانان این آزمایش را دستاورد ارزنده و چشمگیری می‌دانند که دریچه بی‌نظیری را برای نمایش آفرینش کیهان و کشاندن کیهان‌شناسی تا روی میزهای تجربه و آزمایش باز خواهد کرد. جالب است بدانیم که انرژی فوتون‌های مجازی بهترین حدس کیهان‌شناسان نسبت به پشت پرده ماده تاریک است؛ عاملی که تصور می‌شود انبساط عالم را شتاب می‌بخشد.

New Scientist

مترجم : مهریار میرنیا