Какова Общая Энергия Во Вселенной?

{h1}

Большинство космологов считают, что вселенная содержит ровно нулевую энергию.

Учитывая количество энергии, упакованной в ядре одного атома урана, или энергию, которая непрерывно излучается от Солнца в течение миллиардов лет, или тот факт, что в наблюдаемой вселенной имеется 10 80 частиц, кажется, что полная энергия во вселенной должна быть невероятно огромной величиной. Но это не так; это вероятно ноль.

Свет, вещество и антивещество - это то, что физики называют «положительной энергией». И да, это много (хотя никто не уверен, сколько именно). Однако большинство физиков считают, что в гравитационном притяжении существует одинаковое количество «отрицательной энергии», которое существует между всеми частицами положительной энергии. Позитив точно уравновешивает негатив, поэтому, в конечном счете, во вселенной вообще нет энергии.

Негативная энергия?

Стивен Хокинг объясняет понятие отрицательной энергии в своей книге Теория Всего (Новое тысячелетие 2002): «Два близких друг к другу вещества имеют меньшую [положительную] энергию, чем те же самые два куска, находящиеся на большом расстоянии друг от друга, потому что вам приходится тратить энергию, чтобы отделить их от силы притяжения, которая их тянет вместе ", написал он.

Поскольку для разделения двух кусочков материи требуется положительная энергия, гравитация должна использовать отрицательную энергию для их объединения. Таким образом, «гравитационное поле обладает отрицательной энергией. В случае, когда вселенная приблизительно однородна в пространстве, можно показать, что эта отрицательная гравитационная энергия точно аннулирует положительную энергию, представленную материей. Таким образом, полная энергия вселенной равна нулю. «.

Астрофизики Алексей Филиппенко из Калифорнийского университета в Беркли и Джей Пасахофф из Уильямс-колледжа объясняют отрицательную энергию гравитации на примере своего эссе «Вселенная из ничего»: «Если вы уроните шар из покоя (определяемый как состояние нулевая энергия), она получает энергию движения (кинетическую энергию) по мере падения. Но это усиление точно уравновешивается большей отрицательной гравитационной энергией, когда она приближается к центру Земли, поэтому сумма двух энергий остается нулевой ».

Другими словами, положительная энергия шара увеличивается, но в то же время отрицательная энергия добавляется к гравитационному полю Земли. То, что было шаром с нулевой энергией, находящимся в покое в пространстве, позже становится шаром с нулевой энергией, который падает через пространство.

Вселенную в целом можно сравнить с этим шаром. Первоначально, до большого взрыва, вселенная была в состоянии покоя. Теперь, после большого взрыва, он падает: свет и материя существуют, и они движутся. И все же из-за негативной энергии, встроенной в гравитационное поле, создаваемое этими частицами, полная энергия Вселенной остается нулевой.

Окончательный бесплатный обед

Вопрос в том, почему мяч начал падать в первую очередь. Как что-то - состоящее из равных положительных и отрицательных частей, заметьте, - появилось из ничего?

Физики не совсем уверены, но их лучшее предположение состоит в том, что крайние положительные и отрицательные количества энергии случайно колебались в существовании. «Квантовая теория, в частности принцип неопределенности Гейзенберга, дают естественное объяснение того, как эта энергия могла появиться из ничего», - писали Филиппенко и Пасахов.

Они продолжили: «Во всей вселенной частицы и античастицы спонтанно образуются и быстро уничтожают друг друга, не нарушая закон сохранения энергии. Эти спонтанные рождения и смерти так называемых пар« виртуальных частиц »известны как« квантовые флуктуации ». Действительно, лабораторные эксперименты доказали, что квантовые флуктуации происходят везде и всегда ».

Космологи создали теорию, называемую инфляцией, которая объясняет, каким образом небольшой объем пространства, занимаемого парой виртуальных частиц, мог бы взлететь, чтобы стать огромной вселенной, которую мы видим сегодня. Алан Гут, один из главных мозгов инфляционной космологии, назвал Вселенную «окончательным бесплатным обедом».

В своей лекции космолог из Калифорнийского технологического института Шон Кэрролл выразил это следующим образом: «Вы можете создать компактную, автономную вселенную, совершенно не нуждаясь в энергии».

Следите за Натали Вулчовер в Твиттере @nattyover. Следите за Маленькими Тайнами Жизни в Твиттере @llmysteries, затем присоединяйтесь к нам в Фейсбуке.





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com