Negative Energie - wissenschaft.de
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Negative Energie

Es gibt weniger als nichts, wenn man „ nichts“ als ein perfektes Vakuum ohne Teilchen und Strahlung definiert. Denn die Energiedichte im Raum kann auch negativ sein: Selbst ein perfektes Vakuum ist nicht vollkommen leer, sondern von unvermeidlich vorhandenen Quantenfluktuationen erfüllt – eine spontane Paar-Entstehung und -Vernichtung virtueller Teilchen und Antiteilchen. Diese Fluktuationen lassen sich verringern.

Das ist keine graue Theorie, sondern eine gemessene Tatsache: Im Vakuum entsteht zwischen zwei in geringem Abstand parallel ausgerichteten Metallplatten ein negativer Druck. Dieser nach dem niederländischen Physiknobelpreisträger Hendrik Casimir benannte Effekt entsteht dadurch, dass zwischen den Platten weniger Quantenfluktuationen vorkommen als außerhalb (bild der wissenschaft 7/1998, „Die Kraft aus dem Vakuum“). Auch ein Spiegel, der rasch verschoben wird, kann einen Fluss negativer Energie erzeugen. In der Quantenoptik lässt sich durch so genannte destruktive Quanteninterferenz das Quantenrauschen unterdrücken, und die Energiedichte von Lichtwellen wird vorübergehend negativ. Und wenn ein Schwarzes Loch langsam verdampft, muss seine Abgabe von Hawking-Strahlung durch die Aufnahme von negativer Energie kompensiert werden, die durch die extreme Raumzeit-Krümmung an seinem Rand entsteht. (Negative Energie darf nicht mit Antimaterie, der Kosmologischen Konstanten oder einem so genannten falschen Vakuum verwechselt werden, die positive Energiedichten haben, auch wenn ihre Ladungen umgekehrt sind beziehungsweise ihr Druck negativ ist.)

Zahlreiche Studien zeigen, dass überlichtschnelle Fortbewegungen und Zeitreisen nur mit Hilfe von negativer Energie machbar wären. Obwohl die Quantentheorie die Existenz negativer Energie ermöglicht, setzt sie ihr doch enge Grenzen in Größe und Dauer. Das wird mit Quanten-Ungleichungen beschrieben, die der Heisenbergschen Unschärferelation von Energie und Zeit ähneln und besagen, dass sich negative Energie nicht beliebig lange beliebig intensiv konzentrieren lässt:

je größer die negative Energiedichte, umso kleiner ihre zeitliche oder räumliche Ausdehnung, und desto größer die positive Energie als Gegenstück.

Physiker sprechen bei dem Energiedarlehen von Quantenzins: „ Wie Schulden negatives Geld sind, das zurückgezahlt werden muss, so ist negative Energie ein Energiedefizit. Je größer das Darlehen, desto kleiner die maximal zulässige Darlehensdauer“, schreiben Lawrence H. Ford und Thomas A. Roman, Physik-Professoren an der Tufts University in Massachusetts und an der Central Connecticut State University. „Die Natur ist ein unerbittlicher Bankier und fordert Schulden stets zurück – Quantenschulden sogar mit Zinsaufschlag.“

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Rüdiger Vaas

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Krei|sel|kom|pass  〈m. 1〉 von magnet. Einflüssen unabhängiger Kompass, bei dem ein Kreisel eine ständig gleiche Richtung angibt

Horn|vi|per  〈[–vi–] f. 21; Zool.〉 afrikanische Viper der Gattungen Bitis od. Cerastes, die durch Hörner an Schnauzenspitze u. Augen ausgezeichnet sind

Bü|schel|ent|la|dung  〈f. 20; El.〉 = Büschellicht

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