Art. 09 – Vol. 25 – Nr. 1 – 2015

SPUMA CUANTICĂ ȘI ANAXIMANDRU

Roman Chirilă
roman.chirila@ici.ro

Institutul Naţional de Cercetare – Dezvoltare în Informatică – ICI Bucureşti

Rezumat: Dacă aruncăm o privire la o scară de o zecime de milionime dintr-o miliardime de metru (10^-16), ceea ce reprezintă dimensiunile unui proton, şi o scară de timp de ordinul unei milionimi dintr-o miliardime ale unei miliardimi de secundă (10^-24), adică mai puţin decât i-ar trebui luminii să traverseze un proton, atunci vom observa o agitaţie frenetică a particulelor elementare, nişte fluctuaţii cuantice care conferă o anumită vigoare acestui micro-univers, efecte care lipsesc la nivel macroscopic. La o scară şi mai mică, la dimensiuni Planck (10^-33 cm) şi timp Planck (5 × 10^-44 s, adică timpul necesar luminii să parcurgă o lungime Planck), reprezentările noastre obişnuite despre timp şi spaţiu îşi pierd subit valabilitatea, ceea ce rămâne fiind o spumă cuantică, un soi de haos a unei geometrii ciudate a spațiu-timpului.

Spuma cuantică reprezintă textura universului nostru, dar care nu poate fi observată din cauza micimii sale. De asemenea, spuma cuantică este considerată teoretic a fi formată din particule virtuale de energie foarte înaltă care apar pentru un timp extrem de scurt şi dispar apoi prin anihilare, în urma interacţiilor dintre particule. Aceste fluctuaţii ale vidului cuantic modifică proprietăţile vidului, conferindu-i acestuia o energie diferită de zero, cunoscută şi sub denumirea de energia vidului, sau Zero Point Energy. Ceea ce este cu adevărat remarcabil este faptul că teoria cuantică a câmpului prezice o valoare infinită a acestui vid cuantic. Prin urmare, vidul nu este un spaţiu gol, ci dimpotrivă o enormă sursă de energie. În lucrarea de faţă sunt prezentate efectul Casimir şi alte efecte, ca dovezi experimentale ale existenţei acestui vid cuantic. Pe de altă parte, Max Born, comentând relaţiile de incertitudine ale lui Heisenberg, a ajuns la ideea că particulele elementare din mecanica cuantică pot fi privite ca stări cuantice diferite ale aceleiaşi substanţe primordiale, numite apeiron, după Anaximandru, care a postulat-o în urmă cu peste două mii de ani.

În lucrarea de faţă sunt prezentate evidentele similitudini dintre spuma cuantică şi apeiron-ul lui Anaximandru. Poate că printre aceste idei, putem descoperi mecanismul intim de formare a universului nostru. Prin urmare, n-ar trebui să ne întoarcem la apeiron?

Cuvinte cheie: lungimea Planck, timpul Planck, spuma cuantică, femtofizica, fluctuaţiile vidului, energia punctului zero, apeiron-ul lui Anaximandru, efectele Casimir, Lamb, Delbrück, Unruh.

Introducere

Într-un univers Planck, în care lungimea Planck este de 1,61 × 10^-33 cm şi timpul Planck de 5,36 × 10^-44 secunde, vorbim despre vid cuantic [1]. La aceste dimensiuni este greu de imaginat ce anume mai rămâne din aparenta tridimensionalitate a lumii macroscopice newtoniene, sau din apriorismele sensibilităţii umane de tip kantian. Când vorbim despre vid, reprezentarea instinctivă este cea de gol, de nimic, de absenţă a oricărei urme materiale. Această reprezentare paradigmatică este şi ea o consecinţă a mecanicii newtoniene, a unui context macroscopic, la scară umană, când o experienţă ca cea efectuată de către Otto von Guericke, în anul 1640, devine mai mult decât elocventă: prin evacuarea aerului dintr-o sferă cu ajutorul unei pompe de aer, el a dovedit că există vid. Altfel spus, dacă scoatem dintr-o sferă, într-un fel oarecare, toate moleculele de aer, rămâne un spaţiu gol, lipsit de aer, plin cu nimic şi pe care îl numim vid.

Dar ce fel de vid avem, dacă scoatem aerul dintr-o incintă?

Răspunsul la această întrebare a condus ulterior la dezvoltarea diverselor tehnici de obţinere a vidului şi a instrumentarului de măsurare, de rafinare teoretică a conceptului de vid şi a limbajului specific asociat cu această nouă tehnică a vidului.

Vizualizează articolul complet

În mecanica newtoniană, vidul era asociat cu însuşi spaţiul absolut definit de Newton ca fiind acel ceva totdeauna asemenea şi imobil, fără nicio legătură cu ceva extern [2]. Mai târziu, Mach a sugerat faptul că acest spaţiu newtonian absolut ar fi lipsit de sens şi propunea un concept operaţional care să permită definirea unui sistem de coordonate inerţial, determinat de distribuţia de energie şi a impulsului din univers. Teoria ondulatorie a luminii, prin partizanii săi Huygens, Young şi Fresnel, a impus o nouă abordare a vidului, cea de mediu elastic. Mai mult decât atât, vidul devine mediu elastic şi se numeşte eter la Cauchy, Poisson şi Navier. Ipoteza eterului, ca sistem de referinţă absolut, a fost invalidată de celebrul experiment al lui Michelson şi Morley din anul 1881, Einstein avansând, în 1905, principiul relativităţii restrânse, conform căruia legile naturii trebuie să se conserve în raport cu orice sistem de coordonate aflat în mişcare [3].

Concluzii

Această spumă cuantică pare a cuprinde circa 90 % din întinderea universului nostru vizibil. Din acest vid cuantic sunt generate o infinitate de particule virtuale, care ulterior sunt anihilate, într-o succesiune perpetuă şi infinită. Tot la fel, pentru filosoful din Milet, toate fiinţele şi lucrurile din jurul nostru sunt generate de către infinit şi se întorc în infinit, după distrugerea lor. Astfel, cum infinitul acesta anaximandrian, apeiron, este considerat a fi substanţa primordială a tuturor lucrurilor, tot astfel şi lumea este infinită, în sensul că materialitatea lumii noastre înconjurătoare nu este decât una dintre infinitele lumi, asemeni celor care au fost, sau a celor care o să fie. Din această perspectivă, nu se poate să nu subliniem fertilitatea remarcabilă a unui concept filosofic, emis acum circa 2. 500 de ani în urmă, când nu existau rafinamentele şi posibilităţile tehnologice actuale şi nici precedente teoretice ale vreunei teorii raţionale, profund conceptualizate, precum cea a lui Anaximandru. Istoria gândirii omeneşti nu cred a cunoaşte un caz similar, când o primă viziune conceptuală a unui gânditor să fie într-un fel confirmată de una dintre ultimele teorii ale fizicii, la un interval de două milenii şi jumătate. Aşa cum tot o idee din gândirea eleaţilor, cea de atom – indivizibil – a fost recuperată de fizica cuantică, tot aşa considerăm că şi apeiron ar trebui să devină substantivul comun desemnat de cosmologia relativistă şi cromodinamica cuantică actuală ca fiind substanţa nucleară primordială a primei dimineţi a acestei lumi, când, probabil, totul avea culoarea orbitoare a vidului: alb, alb, alb!…

BIBLIOGRAFIE

WHEELER, J. A.; FORD, K.: Geons, Black Holes and Quantum Foam. Norton & Company, Inc., New York, 1998.
GLEICK, J.: Isaac Newton. Editura Publica, 2011.
DIRAC, P. A. M.: General Theory of Relativity. Wiley & Sons, 1975.
PURICA, I.: Ordo ab Chao. Structuri de ordine în fizică şi societate. Editura Tehnică, 1996.
PIATKOWSKI, ADELINA; BANU, I. (coord.): Filosofia greacă până la Platon, vol. 1, partea 1. Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1979.
MINCĂ, B.: Scufundătorii din Delos. Heidegger şi primii filosofi. Editura Humanitas, 2010.
MORRIS, R.: The Edges of Science. Crossing the Boundary from Physics to Metaphysics. Prentice Hall Press, 1990; Fourth Estate Ltd, London, 1992.
HAWKING, S.: A Brief History of Time. From the Big Bang to Black Holes, New York, Bantam, 1988 (Scurtă Istorie a Timpului. De la Big Bang la Găurile Negre. Humanitas, 1994).
WEINBERG, S.: The First Three Minutes. A Modern View of The Origin of The Universe. Basic Books, Inc. N. Y., 1977; Bantam, N. Y., 1984 (Primele Trei Minute ale Universului. Un Punct de Vedere Modern Asupra Originii Universului. Editura Politică, 1984).
FLORESCU, VIORICA: Lecţii de Mecanică Cuantică, vol. I, II. Editura Universităţii, Bucureşti, 2007.
BRANSDEN, B. H.; JOACHAIN, C. J.: Introducere în Mecanica Cuantică. Editura Tehnică, 1995, 1999.
CHOWN, M.: The Universe Next Door. Twelve mind-blowing ideas from the cutting edge of science. Headline Book Publishing, 2002.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.