Puede haber una cantidad infinita de energía bloqueada en el vacío del espacio-tiempo. Entonces, ¿podríamos aprovechar esta energía para algo útil?
La idea de la energía del vacío proviene de la teoría de campo cuántico, que es un matrimonio de mecánica cuántica con Teoría de la relatividad especial de Einstein. En la teoría de campo cuántico, las partículas no son realmente lo que creemos que son. En cambio, se representan mejor como campos, que son entidades cuánticas que abarcan todo el espacio y el tiempo. Cuando un parche localizado del campo obtiene suficiente energía y comienza a viajar, lo identificamos como una partícula. Pero el objeto fundamental real es el campo en sí.
En mecánico cuánticoS, cualquier sistema tiene un conjunto definido de energías, como las energías que un electrón puede tener en sus carcasas orbitales alrededor de un núcleo atómico. Del mismo modo, los campos cuánticos tienen energías asociadas con ellos en cada punto del espacio. Cualquier volumen finito, como una caja vacía, contiene un número infinito de puntos geométricos, por lo que esto significa que hay una cantidad infinita de energía en ese volumen.
Esto sucede incluso cuando los campos están en su estado de energía más bajo posible, también conocido como estado de punto cero o estado fundamental. Este es el estado sin energía adicional que se le agregó, sin vibraciones adicionales, sin excitaciones adicionales, solo el estado fundamental más bajo posible, por debajo del cual no hay nada. Pero debido a las incertidumbres fundamentales de la mecánica cuántica, incluso esto estado fundamental tiene una energía asociada con ella, por lo que aún se encuentra con una cantidad infinita de energía.
Sin embargo, no podemos extraer energía del vacío y usarla para hacer el trabajo. Esto se debe a que sea cual sea su valor, es el estado de energía más bajo posible para el universo. Para realizar el trabajo, debe transferir energía de un estado a otro. Pero si de alguna manera pudieras “extraer” la energía del vacío, no habría lugar para decirlo, porque no importa lo que hagas, todavía estás rodeado por un vacío. Es como sacar agua del fondo de un pozo seco: no queda nada que dar.
Otra forma de verlo que sea completamente compatible con el retrato de campo es a través del Principio de incertidumbre de Heisenbergque establece que nunca se puede conocer tanto la energía de una partícula como la duración de su existencia con un grado perfecto de precisión. Esto significa que en el estado fundamental o el estado de punto cero del universo, las partículas pueden surgir temporalmente en existencia, “tomar prestada” la energía del vacío, siempre que desaparezcan en un tiempo lo suficientemente corto como para devolver esa energía.
Si tuviera que arrancar una de estas partículas y hacerlo permanente, eso violaría el principio de incertidumbre de Heisenberg porque tomó prestada energía del estado fundamental sin devolverla en el tiempo.
Estas partículas se conocen como partículas virtuales. Son la manifestación de todas las energías fundamentales de los campos cuánticos que impregnan el espacio-tiempo.
La conclusión es que no importa cuál sea la energía de punto cero, es el fondo del universo además del cual tiene lugar toda la física. Al igual que no puede ir más bajo que la planta baja de un edificio sin sótano, no puede recuperarse que el estado fundamental del universo, por lo que no hay nada para extraer, y no hay forma de aprovechar eso en aplicaciones útiles de energía.
Entonces, desafortunadamente, cualquier trabajo que hagas en el universo tendrá que hacerse a la antigua.