Ako biste združili princip nesigurnosti s Einsteinovom teorijom relativnosti, dobili bi ste jedno veliko ništa. Naravno, ovo ništavilo nije istoznačno s leksičkim značenjem riječi, već se radi o konceptu ništavila koji ukazuje na neminovnost činjenice da nekakva supstanca mora postojati čak i u praznom prostoru. Ako, naprimjer, vakuumirate kutiju i ohladite je na apsolutnu nulu, usprkos logičkoj pretpostavci da je kutija prazna, to nije točno. Naime, u kutiji bi se trebala nalaziti kvantna pjena, ili quantum foam.
Što je to quantum foam?
Ako bismo pokušali definirati oblik, boju, miris ili pak okus nečega što po svim uzusima stvarnosti ne postoji, vjerojatno bi izludili. No, o postojanju kvantne pjene se nagađa još od vremena Aristotela i rasprava o svojstvu bitka i nebitka. Filozofske koncepte možemo, ipak, gurnuti na stranu jer je fizika ono što nas interesira.
Dakle, zamislite kutiju iz uvoda. Potpuno prazna, u vakuumu, i ohlađena na apsolutnu nulu. Uz to je i zatvorena u nepropusnu membranu tako da ne dolazi do izmjene energije. Pretpostavili bi da u toj kutiji postoji odsustvo tvari, odnosno ništavilo. No, nije baš tako. Naime, znanstvena istraživanja su pokazala kako u vakuumu mora postojati nešto, jer ništa tehnički ne može postojati. Krenimo redom!
Što je to „ništa“ i kako znamo da je nešto?
Kao da nije dovoljno zbunjujuće pokušati objasniti principe poput neodređenosti koji utječu na našu sposobnost mjerenja brzine i udaljenosti čestica, kvantna fizika uvodi i koncept „ničega“ kao konstante koja po definiciji mora postojati. Zbunjujuće, zar ne?
Svaki pokušaj da se principi kvantne fizike svedu na nazivnik koji je razumljiv nama, običnim ljudima je gotovo pa nemoguć. Kako bi ste, recimo, pokušali izmjeriti količinu energije u gore spomenutoj kutiji? Pretpostavljamo da je energija ravna nuli, no nije moguće izmjeriti odsustvo energije. Čak i kada nekakav objekt ne prima ili daje energiju, najbliže što možemo doći jest ustvrditi da se čini da je energija ravna nuli, ali nikako to ne možemo sa sigurnošću utvrditi.
Sve ovisi o brzini i udaljenosti, što je još Einstein predvidio govoreći da je energija isto što i tvar. Dakle, kutija ne može biti istodobno i prazna i puna, a sasvim je moguće da se u kratkim intervalima u kutiji mogu mjeriti čestice koje tamo ne bi trebale biti.
Kvantna pjena, ili kako ništa postaje nešto
Prazan prostor dakle, ne može biti sasvim prazan na levelu kvanta. Kako bi pokušali objasniti ovaj naizgled paradoksalan izraz, fizičari koriste kvantnu pjenu, koja se objašnjava kao pojava i nestanak subatomskih čestica u kvantnom prostoru. Pokusima je dokazano da je moguće mjeriti magnetska svojstva subatomskih čestica u prostoru koji je naizgled prazan. Utvrđeno je da se elektroni ponašaju kao magneti, što je očekivano, ali nešto jačeg efekta nego li je to uobičajeno. Ovaj efekt se pripisuje kvantnoj pjeni. Još jedan dokaz postojanja kvantne pjene je tzv. Casimirov efekt, koji je nazvan po fizičaru koji ga je pronašao, Hendrik Casimir.
Super ste!
Srdačan pozdrav!