Что такое пространство на самом деле?
Представьте себе абсолютную пустоту.
Ничего. Ни света, ни вещества, ни движения.
Кажется, именно так и должно выглядеть пространство.
Но вот парадокс: если бы пустоты не существовало движение было бы невозможным.
С этого вопроса человечество спорит уже больше двух тысяч лет.
Пустота против природы
Древние философы-атомисты Демокрит, Эпикур, Лукреций утверждали:
мир состоит из атомов и пустоты между ними. Именно эта пустота и позволяет телам двигаться.
Но у них были серьезные оппоненты.
Аристотель и его сторонники настаивали: «Природа не терпит пустоты».
Если где-то возникает вакуум он мгновенно заполняется.
Этот спор длился веками, пока в XVII веке немецкий ученый Отто фон Герике не продемонстрировал вакуум на практике. Казалось, победа за атомистами.
Но радость была преждевременной.
Пустота, которая не пустая
Современная квантовая физика утверждает:
абсолютной пустоты не существует.
Даже в вакууме постоянно рождаются и исчезают пары частиц и античастиц. Пространство кипит микроскопической жизнью, словно незримый океан.
Пустота оказалась… слишком активной.
Ньютон и неподвижная сцена мира
В 1687 году Исаак Ньютон предложил революционную идею:
существует абсолютное пространство — неподвижная сцена, на которой разыгрывается вся драма Вселенной.
Оно:
- не зависит от материи,
- не зависит от времени,
- существует само по себе.
Этот взгляд стал основой классической физики на сотни лет. Пространство — молчаливый наблюдатель, равнодушный ко всему происходящему.
Но наука не любит застывших сцен.
Когда пространство стало тесным
XIX век принес новые открытия.
Максвелл доказал существование электромагнитного поля, а свет оказался волной, не нуждающейся в твердых телах.
В мире появилось нечто новое поле, форма материи, не укладывающаяся в ньютоновскую картину.
Пространству стало тесно в своей роли «пустой коробки».
Эйнштейн ломает Вселенную
В начале XX века Альберт Эйнштейн сделал то, что раньше считалось невозможным.
Он заявил:
- пространство и время не абсолютны,
- они связаны между собой,
- и образуют единую сущность — пространство-время.
Время может замедляться.
Пространство может изгибаться.
Движение влияет на ход часов.
Это не философия - это экспериментально подтвержденный факт.
Атомные часы на спутниках идут медленнее, чем на Земле.
Гравитация как изгиб реальности
Эйнштейн объяснил то, чего не мог Ньютон: что такое гравитация на самом деле.
Это не сила в привычном смысле.
Это искривление пространства-времени.
Любой объект с массой деформирует реальность вокруг себя.
Чем массивнее тело тем глубже «воронка».
Планеты движутся не потому, что их тянет Солнце,
а потому что они следуют по изгибам пространства-времени.
Черные дыры крайнее проявление этого эффекта: они скручивают реальность, как воду в гигантском водовороте.
Эксперимент, доказавший правоту Эйнштейна
В 2004 году НАСА запустило спутник с идеальными гироскопами.
Они должны были зафиксировать микроскопическое отклонение оси вращения следствие искривления пространства-времени Землей.
Через три года стало ясно:
Эйнштейн был прав с точностью лучше 1%.
Пространство действительно искривляется. Это не метафора это физическая реальность.
Чем заполнена Вселенная?
Если пространство не пустота, то что же в нем есть?
В 1960-х годах физик Питер Хиггс предположил существование особого поля, пронизывающего всю Вселенную. Его частицы — бозоны Хиггса — были обнаружены в 2012 году на Большом адронном коллайдере.
Считается, что именно это поле придает частицам массу.
Без него мир был бы хаотичным облаком без атомов, молекул и жизни.
Как сказал физик Фрэнк Клоуз:
«Мы находимся не в конце пути, а в конце начала».
Пространство как форма материи
Сегодня и физики, и философы сходятся во мнении:
пространство и время это формы существования материи, а не отдельные сущности.
Они не существуют сами по себе.
Они определяются связями, движением и взаимодействием всего, что есть во Вселенной.
Мы живем в трехмерном мире по крайней мере, так его воспринимаем.
А все остальные измерения пока остаются красивыми математическими гипотезами.
Но история науки показывает:
реальность всегда оказывается сложнее, чем мы думаем.