Sólin Sólin Rís 10:17 • sest 16:10 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:40 • Sest 15:54 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:12 • Síðdegis: 22:46 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:46 • Síðdegis: 16:36 í Reykjavík
Sólin Sólin Rís 10:17 • sest 16:10 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:40 • Sest 15:54 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:12 • Síðdegis: 22:46 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:46 • Síðdegis: 16:36 í Reykjavík
LeiðbeiningarTil baka

Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=
Forsíða Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: fræðileg Hvað er tómarúm? Er tómarúm „efni“?

Flokkun:

5.10.2000
Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: fræðileg

Hvað er tómarúm? Er tómarúm „efni“?

Kristján Rúnar Kristjánsson

Á síðustu öld var talið að allt rúmið væri fyllt með undarlegu efni sem menn kölluðu ljósvaka. Í upphafi aldarinnar varð eðlisfræðingum svo ljóst að ljósvakinn er ekki til og því ætti rúmið að vera tómt. En samkvæmt nútímaeðlisfræði er tómarúmið fjarri því að vera tómt!

Ef allar agnir og eindir væru fjarlægðar og slökkt væri á allri rafsegulgeislun mætti ætla að eftir sæti tómt rúm við alkul, en í raun er þetta "tómarúm" fullt af orku og agnapörum eins og til dæmis rafeindum og jáeindum.

Í óvissulögmáli Heisenbergs um orku og tíma felst að úr tóminu geti sprottið upp ögn og andögn með orku E en þær geta aðeins lifað í mjög skamma stund þar til þær eyða hvor annarri aftur. Tíminn sem þær geta lifað, t, er í öfugu hlutfalli við orku þeirra samkvæmt ójöfnunni

Et > h

þar sem h = 6,62*10-34 Js er Plancksfasti. Planksfastinn er svo lítill að par af rafeind og jáeind sem myndast úr tómi getur í mesta lagi lifað í 10-22 sekúndur! Þetta þýðir að þó svo að tómarúmið sé ekki tómt þarf að skoða það afar vel til að verða var við eitthvað óvenjulegt.

En auk þess sem agnir geta sprottið upp úr tómarúminu og haft orku í skamma stund hefur tómarúmið sjálft orku sem er kölluð núllpunktsorka. Venjulega hafa eðlisfræðingar aðeins áhuga á orkumun tveggja ástanda eða kerfa en tala ekki um orku á algildum kvarða. Til dæmis er stöðuorka massa m í lítilli hæð h yfir yfirborði jarðar gefin með U = mgh þar sem g er þyngdarhröðun jarðar. Þegar þessi jafna er notuð er í raun átt við að mismunurinn á stöðuorku massans í hæð h og stöðuorku hans við yfirborð jarðar er mgh. Þess vegna skiptir núllpunktsorkan yfirleitt engu máli og henni er einfaldlega sleppt úr öllum reikningum.

Í þyngdarfræði skiptir núllpunktsorkan hins vegar máli því að samkvæmt jöfnunni E = mc2 jafngildir orka massa og massinn sveigir tímarúmið eins og fram kom í svari Þórðar Jónssonar við spurningunni: Hvað er átt við með sveigðu tímarúmi og hvernig tengist það aðdráttarafli? Núllpunktsorkan tengist heimsfastanum fræga í almennu afstæðiskenningu Einsteins, en það er önnur saga sem verður ekki rakin hér.

Höfundur

Kristján Rúnar Kristjánsson

doktor í eðlisfræði

Útgáfudagur

5.10.2000

Spyrjandi

Friðrik Örn Bjarnason

Efnisorð

Tilvísun

Kristján Rúnar Kristjánsson. „Hvað er tómarúm? Er tómarúm „efni“?“ Vísindavefurinn, 5. október 2000, sótt 21. nóvember 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=974.

Kristján Rúnar Kristjánsson. (2000, 5. október). Hvað er tómarúm? Er tómarúm „efni“? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=974

Kristján Rúnar Kristjánsson. „Hvað er tómarúm? Er tómarúm „efni“?“ Vísindavefurinn. 5. okt. 2000. Vefsíða. 21. nóv. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=974>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki

Senda grein til vinar

=

Hvað er tómarúm? Er tómarúm „efni“?
Á síðustu öld var talið að allt rúmið væri fyllt með undarlegu efni sem menn kölluðu ljósvaka. Í upphafi aldarinnar varð eðlisfræðingum svo ljóst að ljósvakinn er ekki til og því ætti rúmið að vera tómt. En samkvæmt nútímaeðlisfræði er tómarúmið fjarri því að vera tómt!

Ef allar agnir og eindir væru fjarlægðar og slökkt væri á allri rafsegulgeislun mætti ætla að eftir sæti tómt rúm við alkul, en í raun er þetta "tómarúm" fullt af orku og agnapörum eins og til dæmis rafeindum og jáeindum.

Í óvissulögmáli Heisenbergs um orku og tíma felst að úr tóminu geti sprottið upp ögn og andögn með orku E en þær geta aðeins lifað í mjög skamma stund þar til þær eyða hvor annarri aftur. Tíminn sem þær geta lifað, t, er í öfugu hlutfalli við orku þeirra samkvæmt ójöfnunni

Et > h

þar sem h = 6,62*10-34 Js er Plancksfasti. Planksfastinn er svo lítill að par af rafeind og jáeind sem myndast úr tómi getur í mesta lagi lifað í 10-22 sekúndur! Þetta þýðir að þó svo að tómarúmið sé ekki tómt þarf að skoða það afar vel til að verða var við eitthvað óvenjulegt.

En auk þess sem agnir geta sprottið upp úr tómarúminu og haft orku í skamma stund hefur tómarúmið sjálft orku sem er kölluð núllpunktsorka. Venjulega hafa eðlisfræðingar aðeins áhuga á orkumun tveggja ástanda eða kerfa en tala ekki um orku á algildum kvarða. Til dæmis er stöðuorka massa m í lítilli hæð h yfir yfirborði jarðar gefin með U = mgh þar sem g er þyngdarhröðun jarðar. Þegar þessi jafna er notuð er í raun átt við að mismunurinn á stöðuorku massans í hæð h og stöðuorku hans við yfirborð jarðar er mgh. Þess vegna skiptir núllpunktsorkan yfirleitt engu máli og henni er einfaldlega sleppt úr öllum reikningum.

Í þyngdarfræði skiptir núllpunktsorkan hins vegar máli því að samkvæmt jöfnunni E = mc2 jafngildir orka massa og massinn sveigir tímarúmið eins og fram kom í svari Þórðar Jónssonar við spurningunni: Hvað er átt við með sveigðu tímarúmi og hvernig tengist það aðdráttarafli? Núllpunktsorkan tengist heimsfastanum fræga í almennu afstæðiskenningu Einsteins, en það er önnur saga sem verður ekki rakin hér....