Student World

V diskusi k seriálu o budoucnosti kosmických letů došlo také na otázku, jak je možné, že vakuum vře energií. Jak je to tedy vlastně s energií vakua a s virtuálními částicemi? Virtuální částice vznikají právě z "energie vakua". Jak může ale vakuum mít vůbec nějakou energii?

Protože energie je přes Planckovu konstantu svázána s časem, může být v drobných úsecích času jaksi porušen zákon jejího zachování. "Vypůjčíme" si energii z ničeho, z té vznikne virtuální pár částice-antičástice. Mezi nimi dojde k anihilaci, uvolní se energie – a právě tu vakuu zase vrátíme. Nic zvláštního se neodehrálo. Zajímavé to však začne být ve chvíli, kdy se pár z nějakého důvodu neanihiluje.
Jakousi přerostlou fluktuací vakua může snad být i samotný vesmír – to např. v případě, že by gravitační potenciál přispíval k energii zápornou hodnotou. Energie vesmíru jako celku by v takovém případě byla nulová. Ať tak či onak, povstání vesmíru z ničeho by zřejmě pomohlo odstranit řadu problémů se singularitami v okamžiku Velkého třesku.
Za další, fluktuací vakua se vysvětluje i Hawkingem objevené vyzařování černých děr. Vřením vakua vznikají u horizontu páry částic a antičástic a některým z nich se podaří z černé díry uniknout. Pokud je jedna částice vcucnuta do černé díry, musí druhá, aby byl zachován zákon o zachování hybnosti, odletět opačným směrem – a je zdrojem slabého záření. Lze si to představit i tak, že vylétávající částice se pod horizontem černé díry krátce pohybuje nadsvětelnou rychlostí (přitom není viditelná zvnějšku a nedojde k přenosu informace, takže se ani nedostaneme do bezprostředního rozporu s teorií relativity).

Filosofická odbočka: Jako kardinální otázku, která má dokázat nedostatečnost lidského rozumu nebo racionálního přístupu vůbec, se často uvádí lstivý dotaz "proč něco je, když stejně dobře může nic nebýt?". S pomocí značné analogie lze na základě tohoto článku odpovědět, že nebytí je něco jako absolutně rovná hladina (vakuum). To je však stav nestabilní, vakuum vře, hladina se čeří. Proto je prostě pravděpodobnější, že něco bude existovat. Navíc, je-li čas chápán jako vlastnost hmoty, ve stavu, kdy by "nic nebylo", by ani neplynul čas. Proto "stále něco je". Ale to samozřejmě uvádím pouze jako nadsázku a námět pro přemýšlení, nikoliv jako nějaký fakt.

Poznámka: Autor tohoto článku čerpal z populárně vědecké literatury, uvedené informace proto mohou být poněkud zjednodušující.

autor Pavel Houser