ดูพื้นที่ใต้กล้องจุลทรรศน์แล้วคุณเห็นอะไร? ไม่มีอะไร. ขยาย 1,000 ครั้ง ไม่มีอะไร. ขยาย 1,000,000 ครั้ง ยังไม่มีอะไร ขยาย 1,000,000,000 ครั้ง ไม่มีอะไรแน่นอน
เมื่อมาถึงจุดนี้คนทั่วไปอาจจะพอใจกับข้อสรุปว่าในความเป็นจริงแล้วพื้นที่นั้นไม่มีอะไรเลย สิ่งนี้ทำให้เข้าใจได้ง่ายและนอกจากนี้เรายังอยู่ไกลเกินกว่าพลังการขยายของกล้องจุลทรรศน์จริง
นักฟิสิกส์ควอนตัมไม่ใช่คนทั่วไป ด้วยกล้องจุลทรรศน์เชิงทฤษฎีพวกเขายังคงขยายการจ้องมองลึกและลึกลงไปในพื้นที่ว่างจนกระทั่งไม่มีอะไรเลยพวกเขาเห็นอะไรบางอย่าง
สิ่งนั้นคือการรวบรวมอนุภาคเสมือนจริงที่เรียกว่าโฟมควอนตัม ตามนักฟิสิกส์ควอนตัมมีอนุภาคเสมือนจริงสั้น ๆเป็นความผันผวนที่หายวับไปในผ้าของกาลอวกาศเช่นฟองในโฟมเบียร์
"'ฟองอากาศ' ในโฟมควอนตัมมีขนาดเล็กกว่านิวเคลียสอะตอมและสุดท้ายสำหรับเศษส่วนที่ไม่สิ้นสุดของวินาที-หรือใน 'ควอนตัมพูดขนาดของความยาวของพลังค์สำหรับเวลาพลังบอกว่า-
เห็นได้ชัดว่ามีบางอย่างเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่ไม่ได้สังเกตโดยตรง แล้วทำไมเราถึงมั่นใจได้ว่าโฟมควอนตัมนี้มีอยู่จริง? หนึ่งในหลักฐานที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับมันถูกทำนายไว้ในปี 1947 โดยนักฟิสิกส์ชาวดัตช์เฮ็นดริค Casimir และเดิร์ค Polderดอนลินคอล์นนักฟิสิกส์ทดลองอาวุโสของ Fermilab อธิบาย"เอฟเฟกต์ casimir" สำหรับ PBS:
หากโฟมควอนตัมเป็นจริงพวกมันให้เหตุผลดังนั้นอนุภาคควรมีอยู่ทุกที่ในอวกาศ นอกจากนี้เนื่องจากอนุภาคยังมีธรรมชาติของคลื่นจึงควรมีคลื่นทุกที่ ดังนั้นสิ่งที่พวกเขาจินตนาการคือมีแผ่นโลหะขนานสองแผ่นวางอยู่ใกล้กัน โฟมควอนตัมจะมีอยู่ระหว่างแผ่นและนอกของพวกเขา แต่เนื่องจากแผ่นวางอยู่ใกล้กันจึงมีเพียงคลื่นสั้น ๆ เท่านั้นที่สามารถมีอยู่ระหว่างแผ่นเพลตในขณะที่คลื่นความยาวคลื่นสั้นและยาวอาจมีอยู่ข้างนอก ด้วยความไม่สมดุลนี้คลื่นที่อยู่นอกแผ่นควรเอาชนะคลื่นจำนวนน้อยระหว่างพวกเขาผลักแผ่นทั้งสองเข้าด้วยกัน สามสิบปีหลังจากคาดการณ์ครั้งแรกผลกระทบนี้ถูกสังเกตในเชิงคุณภาพ มันวัดได้อย่างแม่นยำในปี 1997
ความคิดที่ว่าอวกาศอยู่ที่รากฐานของมันความยุ่งเหยิงที่เป็นฟองและวุ่นวายมีความแตกต่างอย่างมากสำหรับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาล
"มันอยู่ในระดับระยะสั้นที่เราพบความไม่ลงรอยกันพื้นฐานระหว่างสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัม" นักทฤษฎีสตริงและศาสตราจารย์มหาวิทยาลัยโคลัมเบียไบรอันกรีนเขียนไว้ในหนังสือของเขาจักรวาลที่สง่างาม- "ความคิดของเรขาคณิตเชิงพื้นที่ที่ราบรื่นซึ่งเป็นหลักการสำคัญของสัมพัทธภาพทั่วไปถูกทำลายโดยความผันผวนอย่างรุนแรงของโลกควอนตัมในระดับระยะสั้น"
ดังนั้นการแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าโฟมควอนตัมทำหรือไม่มีอยู่จะมีประโยชน์มากในการแยกแยะธรรมชาติที่แท้จริงของความเป็นจริง แต่อย่างที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งในวิทยาศาสตร์การทดลองล่าสุดไม่เห็นด้วย- วิธีที่เป็นไปได้ในการทดสอบการปรากฏตัวของโฟมควอนตัมคือการวัดระยะเวลาที่โฟตอนที่ปะทุออกมาจากการระเบิดของดาวฤกษ์เพื่อเดินทางระยะทางไกล หากกาลอวกาศแบนและน่าเบื่อโฟตอนสองตัวที่ถูกไล่ออกจากแหล่งเดียวกันควรใช้เวลาเดียวกันในการเดินทางระยะทางที่กำหนด แต่ถ้ากาลอวกาศเป็นฟองโฟตอนหนึ่งอาจช้าลงด้วยการก่อกวนเล็กน้อย การวิเคราะห์ปี 2009 พบว่าโฟตอนพลังงานสูงและพลังงานต่ำจากการระเบิดของแกมม่าเรย์เดียวกันมาถึงสถานที่ตั้งในเวลาที่ต่างกันแต่การวิเคราะห์ที่ตามมาสองครั้งของการระเบิดอื่น ๆ แสดงให้เห็นถึงความแปรปรวนเพียงเล็กน้อยถึงไม่มีเลยแสดงให้เห็นว่ากาลอวกาศนั้นราบรื่นหรืออย่างน้อยก็ไม่เป็นฟอง
อย่างไรก็ตามไม่มีการทดลองใด ๆ ที่สามารถวัดได้ด้วยรายละเอียดที่ดีพอที่จะแยกแยะโฟมควอนตัมบนเครื่องชั่งที่น้อยที่สุด เราอาจต้องรอกล้องจุลทรรศน์ที่สามารถมองเห็นได้ถึง 1.6 x 10^-35 เมตร-ความยาวของพลังค์- เพื่อให้แน่ใจและการสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวจะเป็นงานที่สูงอย่างแน่นอน
เผยแพร่ครั้งแรกเมื่อrealclearscience-
