¿Qué significa "Nada" en Física/Física Cuántica?

En Física, "nada" generalmente se toma como el estado de energía más bajo de una teoría. Normalmente no usaríamos la palabra "nada", sino que describiríamos el estado de energía más bajo como el "vacío". No puedo pensar en una forma intuitiva de describir el vacío QM porque todas las analogías obvias tienen "algo" en lugar de nada "nada", así que haré lo mejor que pueda, pero es posible que la idea le resulte difícil de entender. No eres solo tú, a todo el mundo le resulta difícil entenderlo.

Comience con la descripción clásica de un campo eléctrico ( ecuaciones de Maxwell ). No es demasiado difícil imaginar un campo eléctrico como un campo que llena el espacio. Incluso puedes sentir el campo: por ejemplo, si pones tu mano cerca de una pantalla de TV de estilo antiguo, puedes sentir la electricidad estática. Puedes imaginarte reduciendo el campo eléctrico hasta que desaparezca por completo, en cuyo caso te quedas con el vacío, es decir, nada.

Ahora imagina el mismo campo, pero esta vez estamos usando la descripción cuántica del campo ( electrodinámica cuántica en lugar de las ecuaciones de Maxell). En el nivel clásico, el campo es aproximadamente igual a la descripción que dan las ecuaciones de Maxwell, pero ahora tenemos fluctuaciones en el campo debido al principio de incertidumbre de energía-tiempo. Igual que antes, imagínese reduciendo el campo eléctrico hasta que desaparezca. A diferencia de la descripción clásica, el campo eléctrico (promedio) puede desaparecer pero las fluctuaciones no. Esto significa que el vacío cuántico es diferente del vacío clásico porque contiene las fluctuaciones incluso después de haber reducido el campo a cero.

El punto clave es que cuando digo "reducir el campo" me refiero a reducir la energía al mínimo posible, es decir, no se puede reducir la energía del campo eléctrico. Por definición, esto es lo que llamamos el "vacío" aunque no esté vacío (es decir, contiene las fluctuaciones). No es posible vaciar más el vacío porque las fluctuaciones siempre están presentes y no puedes eliminarlas.

En un nivel aún más abstracto (e inspirado en la analogía de la televisión de John Rennie): pareces pensar en "Nada" como el equivalente a una pantalla de televisión negra. En la física moderna, "Nada" es similar al ruido entre los canales de televisión.

Si tomamos "nada" como "cero", "algo" como "no cero", el estado de vacío es tanto "nada" como "algo".

La parte "nada" del estado de vacío como objeto teórico es que el valor promedio de una serie de mediciones del campo será cero. La parte de "algo" del estado de vacío es que el valor de cualquier medición individual en general no será cero. Cuando no podemos predecir los resultados de una sola medición y cómo variarán con el tiempo, a menudo encontramos que podemos predecir los valores promedio y cómo los valores promedio variarán con el tiempo.

Lo más probable es que haya aspectos técnicos en la respuesta de cualquier físico aquí. En lo anterior, las "medidas de campo" deben entenderse con connotaciones bastante teóricas. John Rennie ha trabajado heroicamente, pero al final hay que esforzarse por ser un amigo íntimo de las Matemáticas y su relación con la experimentación.

Parece que estás tratando de hacer que "nada" sea algo vagamente diferente de cualquier idea matemática.

Respuesta simple a la pregunta simple Sí, definitivamente es un nombre inapropiado.

Nada ha llegado a significar en física el estado base. Intentaré no usar la palabra "nada" en mi descripción.

Respuesta suave:

En los términos más simples, si empiezo con cero manzanas y agrego una manzana, luego me como esa manzana antes de que la veas (y continuamente sumo y resto tan rápido como se agregan), para eso se usa la palabra, había algo, pero cuando Verificó que obtuvo la respuesta de cero, que es exactamente con lo que comencé (el estado base), es solo una descripción casi precisa de una aspiradora QED

La parte física necesaria es:
“La teoría cuántica afirma que un vacío, incluso el vacío más perfecto desprovisto de cualquier materia, no está realmente vacío. Más bien, el vacío cuántico se puede representar como un mar de [pares de] partículas que aparecen y desaparecen continuamente y que se manifiestan en el aparente empujón de partículas que es bastante distinto de sus movimientos térmicos. Estas partículas son partículas 'virtuales', a diferencia de las reales. ... En cualquier momento dado, el vacío está lleno de tales pares virtuales, que dejan su firma al afectar los niveles de energía de los átomos”.

No soy físico, pero según los estudios que hice: todos los tipos de partículas elementales y fuerzas también tienen campos en todo el universo. y los campos siempre están ahí, así que incluso si no vemos ninguna partícula en un lugar, no significa que no haya "nada" en ese lugar porque los campos siempre están ahí. basado en el principio de incertidumbre Dado que no podemos calcular con precisión la energía de un sistema específico en un tiempo específico, la conclusión es que la energía del sistema no puede ser absolutamente cero. vacío. en este caso, las partículas virtuales y las antipartículas virtuales toman prestada energía del sistema para existir y luego, después de un corto tiempo, chocan entre sí y devuelven esta energía al sistema. Así que en realidad "nada" no existe. Perdóname por mi pobre inglés.