Fluktuacje kwantowe

Fluktuacje kwantowe – chwilowe zmiany ilości energii w pewnym punkcie przestrzeni. Możliwość istnienia kwantowych fluktuacji jest konsekwencją zasady nieoznaczoności.

Zgodnie z energetyczną wersją zależności opisanej przez Wernera Heisenberga:

${\displaystyle \Delta E\Delta t\approx {\frac {\hbar }{2}},}$

gdzie:

${\displaystyle \Delta E}$ – fluktuacja energii,

${\displaystyle \Delta t}$ – czas trwania fluktuacji,

${\displaystyle \hbar ={\frac {h}{2\pi }},}$

${\displaystyle h}$ – stała Plancka,

${\displaystyle \pi }$ – liczba pi.

Zapis ten oznacza, że na krótką chwilę zbliżoną do czasu Plancka zasada zachowania energii może zostać złamana i może powstać wirtualna para cząstka-antycząstka. Kreacja wirtualnych cząstek nie prowadzi w większej skali do złamania zasady zachowania energii, bo cząstki te natychmiast znikają. Mimo to pewne efekty ich oddziaływania mogą być obserwowane.

Fluktuacje kwantowe mogą być, według hipotezy inflacji, źródłem pierwotnej struktury Wszechświata. Zgodnie z tą teorią, pierwotnie mały obszar przestrzeni został gwałtownie rozciągnięty do rozmiarów obserwowanego kosmosu. Doprowadziło to do zamrożenia w strukturze przestrzeni nieznacznych kwantowych fluktuacji, które rozciągnęły się do astronomicznych rozmiarów. Dzięki temu Wszechświat po fazie inflacji nie był całkowicie gładki (jednorodny) i mógł poprzez oddziaływanie grawitacyjne stworzyć obserwowane struktury – gwiazdy, galaktyki i gromady galaktyk.

Zobacz też

• efekt Casimira

Bibliografia

• Ira N. Levine: Quantum Chemistry. Wyd. 2. Boston: wydawnictwo Allyn and Bacon, 1974. ISBN 0-205-04305-4. (ang.)
• Quantum fluctuation (ang.). A Review of the Universe - Structures, Evolutions, Observations, and Theories (Kanada).