A csodák világa: fekete lyukak, féregjáratok, időutazás

Tartalmazhat-e a tér egy tartománya a semminél is kevesebbet? Józan eszünk azt mondatja velünk, hogy ez lehetetlen, hiszen ha minden anyagot és sugárzást eltávolítunk, akkor vákuum, üresség marad vissza. A kvantumfizikusok válasza, ahogy már megszokhattuk, eltér a hétköznapitól. Szerintük a tér valamely tartományában az egységnyi térfogatban levő energia lehet a nullánál kevesebb. A következmények persze igen különösek.

A negatív energia nem tévesztendő össze az antianyaggal, utóbbinak ugyanis pozitív az energiája. Nem tévesztendő össze továbbá a Világegyetem gyorsuló tágulásának leírásánál szerepelő "sötét energiával" sem. A negatív energia eredete a Heisenberg-féle határozatlansági relációra vezethető vissza: eszerint bármilyen elektromos, mágneses vagy más tér energiája véletlenszerűen ingadozik, fluktuál. A fluktuáció akkor is fellép, ha az átlagos energiasűrűség nulla, ez a helyzet a vákuumban. A kvantum-vákuum tehát sohasem üres a hagyományos értelemben, tele van virtuális részecskékkel, ezek állandóan keletkeznek és megszűnnek. Már nincs is más teendő, mint egy olyan megoldást kitalálni, amellyel ezt az ingadozást megszüntethetjük és a vákuum energiája a nulla alá csökken.

A negatív energia előállítására több módszert is találtak már. A kvantumoptikában sikerült olyan különleges térállapotokat létrehozni, amelyekben a kvantuminterferencia elnyomja a vákuumfluktuációkat, s egymással váltakozó pozitív és negatív energiájú térrészek alakulnak ki. Nonlineáris optikai anyagokon átbocsátott lézerfénnyel hozhatók létre ilyen állapotok. A másik lehetséges megoldás a Casimir-effektus. Két töltés nélküli, egymással párhuzamos fémlap úgy változtatja meg a vákuumfluktuációkat, hogy a két lemez vonzani kezdi egymást. A két lemez között negatív energiájú tér alakul ki, ezért lép fel a vonzás. Minél szűkebb a két lemez közti rés, annál több negatív energia lép fel, annál erősebb a vonzás.