„Void” se scufundă în fizica neantului

Vidul
James Owen Weatherall
Universitatea Yale, 26 USD

În spațiul gol, particulele cuantice intră și ies din existență, câmpurile electromagnetice pătrund în vid, iar spațiul însuși tremură de unde gravitaționale. Ceea ce poate părea un nimic, în mod paradoxal plin de activitate.

În Void: Strania fizică a nimicului, fizicianul și filozoful James Owen Weatherall explorează modul în care convingerile fizicienilor despre nimic s-au schimbat în mai multe perioade revoluționare. Vidul, susține Weatherall, este fizica distilată până la esența sa goală. Dacă fizicienii nu pot fi de acord asupra proprietăților spațiului gol, ei nu vor putea explica nici fizica planetelor sau a particulelor.

Oamenii de știință s-au certat asupra neantului încă de la începuturile fizicii. Spațiul liber era de neconceput pentru Aristotel, iar Descartes detesta atât de mult ideea unui vid, încât a postulat că un „plenum” invizibil a acoperit golurile dintre obiecte. Dar Isaac Newton a schimbat această viziune, susținând că spațiul era doar un container steril în care este plasată materia.

De atunci, fizicienii au continuat să se oprească pe această problemă. Descoperirea de la mijlocul anilor 1800 că lumina este o undă electromagnetică i-a determinat pe oamenii de știință la concluzia că un mediu vibrant, un „eter”, a umplut spațiul. Așa cum undele sonore vibrează aerul, fizicienii au crezut că trebuie să existe un mediu pentru ca undele de lumină să se undă. Albert Einstein a dărâmat această idee cu teoria sa specială a relativității. Deoarece viteza luminii era aceeași pentru toți observatorii, indiferent de vitezele lor relative, a raționat el, lumina nu ar putea călători printr-un mediu absolut, staționar. Dar el a prezis mai târziu, ca parte a teoriei sale generale a relativității, că spațiul însuși se poate ondula cu unde gravitaționale (SN: 3/5/16, str. 6) — sugerând că golul nu este deloc gol.

În viziunea modernă a fizicii cuantice, diferite câmpuri pătrund în tot spațiul, iar particulele sunt pur și simplu excitații, sau unde, în aceste câmpuri. Chiar și în vid, arată experimentele, câmpurile fluctuante produc un fundal de particule tranzitorii și antiparticule. Un spațiu care pulsează cu unde gravitaționale și care clocotește cu particule se califică într-adevăr drept gol? Depinde de definiția științifică a „nimicului”, susține Weatherall, care poate să nu fie conformă intuiției.

Weatherall servește cititorilor un bufet destul de tipic de teorii ale fizicii, oferind mecanica newtoniană, relativitatea, mecanica cuantică și o mică porție de teoria corzilor. Dar face acest lucru printr-o lentilă care evidențiază legăturile dintre acele teorii într-un mod inedit. Weatherall susține, de exemplu, că noțiunile diferite de nimic între teoriile relativității generale și mecanica cuantică ar putea ajuta la explicarea de ce oamenii de știință încă se luptă să unească cele două idei într-o singură teorie a gravitației cuantice.

Explorarea fizicii nimicului necesită destul de multă trecere prin fizica a ceva și nu este întotdeauna clar cum firele pe care Weatherall le urmează vor duce înapoi în vid. Când în sfârșit face aceste conexiuni, totuși, ele dezvăluie adesea perspective care sunt omise în concentrarea tipică asupra lucrurilor de substanță.

Cumpără Vidul de la Amazon.com. Vânzările generate prin link-urile către Amazon.com contribuie la programele Society for Science & the Public.