Доброго времени читателям данной статьи, вы когда-нибудь задумывались что такое пустота или же ничто, или как часто говорят вакуум.
Наверняка все знают, что такое вакуум в быту, это предмет в котором мы выкачали воздух из оболочки, то есть вакуумные упаковки, в которых продукты хранятся дольше, или же какие либо процессы протекают дольше. Но мы должны прекрасно понимать, что такой вакуум не является чем то пустым, ведь там нет только воздуха. Как мы знаем, все состоит электромагнитных сил, то есть мы никак не избавимся от излучений проникающих самое пустое пространство.
Беда вся в том, что абсолютный вакуум мы не можем получить в рамках нашего существования или же в нашей вселенной. Но почему же?
На квантовом уровне даже в самом пустом месте пространства и времени происходят постоянно флуктуации, виртуальные частицы постоянно появляются и исчезают, так же мы мало знаем о темной материи и темной энергии, то есть как бы мне не хотели от этого всего избавиться у нас просто не получится. Потому что наша вселенная так устроена, что минимального энергетического уровня мы не достигнем.
Проблема возникшая из-за вакуума.
В физике данному странному свойству вселенной сделали два понятия, для того чтобы хоть как то объяснить, то что мы не можем достичь абсолютного вакуума.
Ложный и истинный вакуум.
1.Что такое истинный вакуум?
Чаще всего в лабораторных и естественных условиях физики имеют дело с так называемым частичным вакуумом, который отклоняется от «стерильных» условий на некоторую величину. Примером такого «недовакуума» может служить космическое пространство:
- Оно имеет крайне низкую плотность и давление;
- Однако даже в межзвездном пространстве имеется несколько атомов водорода на кубический метр;
- Планеты и звезды еще дальше от идеальных условий: они имеют свои атмосферы за счет гравитационного притяжения;
- По сути космос представляет собой разреженную плазму, наполненную заряженными частицами и электромагнитными полями.
В противовес такой несовершенной модели существует концепция «идеального вакуума», который представляет собой так называемое основное состояние в квантовой теории поля:
- Это состояние с минимально возможной (нулевой) энергией;
- Его невозможно достичь экспериментально, оно существует только «на кончике пера»;
- Несмотря на средние нулевые значения электрического и магнитного полей, их дисперсии не равны нулю;
- Изредка в такой «пустоте» появляются и исчезают виртуальные частицы (явление называется флуктуацией).
2.Что такое ложный вакуум?
Одна из самых популярных гипотез относительно природы «содержательной пустоты» принадлежит американским физикам Фрэнку Вильчеку и Майклу Тэрнеру. Они впервые выдвинули теорию так называемого «ложного вакуума», который обладает такими свойствами:
- Его энергетический уровень крайне мал, но не равен нулю, в отличие от истинного вакуума;
- Вероятно, такое состояние может возникнуть при удалении максимального количества частиц и энергии из обычного пространства. Такая операция приведет к появлению квантовых полей с локальным минимумом энергии;
- Состояние отличается неустойчивостью из-за «туннельного эффекта», когда элементарные частицы без труда минуют потенциальный барьер и переходят в более низкие энергетические состояния;
- Мнимый вакуум имеет тенденцию превращаться в истинный. Математическая модель этого перехода была разработана еще в 1970-х годах советскими учеными.
Феномен в живой природе пока не зарегистрирован.
Если представить вакуум в виде графика энергии минимума то мы получим результат, что мы не достигнем никогда истинного вакуума, ведь он будет всегда меньше.
По предположениям физиков наша вселенная это и есть ложный вакуум, в котором все квантовые поля зависят от истинного вакуума. Все электромагнитные силы, темная энергия, поле Хигса, кварки и глюоны имеют свои характеристики лишь благодаря этому вакууму, если бы он был чуть-чуть другим, то и наша вселенная была совсем другой. Может даже совсем не похожей на ту что мы можем наблюдать.