Что такое вакуум?

Что такое вакуум?

Что такое «ничего»? Как объяснить ничто? Это довольно философский вопрос, который обсуждается в соответствующих кругах с незапамятных времен. Но философскую сторону вопроса мы сегодня затрагивать не станем, ибо данное обсуждение может затянуться на несколько часов. Поэтому обратимся к науке, что астрофизики говорят про «ничего»? В научном сообществе под этим понятием подразумевают пустое пространство или вакуум. Как бы абсурдно это не звучало, но экспериментально не раз было доказано, что космическая пустота на самом деле не пустая. В вакууме также содержится энергия, которая даже может приоткрыть нам некоторые тайны Вселенной. Так что такое вакуум на самом деле?

Что есть пустое пространство?

Пустое пространство для обывателей и есть ничто. Но давайте проведем некоторые параллели: рыба тоже может думать, что вода – это «ничто», аналогичное пустое пространство, если убрать водоросли и всех водных обитателей.

Наша Вселенная точно также по большей части пуста. Космический вакуум весьма разряжен. Больше, чем любой, который можно получить экспериментально на нашей планете. Но не стоит путать материю и пространство. Вещество лишь заполняет вакуум, если его убрать, в пустоте останутся гравитационные волны, которые буду расстилаться по ней. И помимо этого в вакууме есть некий новый тип энергии.

Немного света на эту ситуацию пролила квантовая механика, которая появилась в прошлом столетии. Она говорит о том, что в вакууме содержится некая энергия, дающая жизнь волнам и частицам. Они просто появляются и исчезают в неизвестности, создавая при этом определенную силу. Силу на квантовом уровне, конечно, но ведь вакуума в космосе огромное количество. Так что же происходит с этой силой во вселенских масштабах?

Что такое вакуум?

Никто не мог подумать, что она влияет на скорость расширения Вселенной. Обнаружили это в девяностых годах прошлого века. Ранее все думали, что расширение замедляется из-за гравитации, которая возникает во взаимодействии галактик. Представьте, каково было их удивление, когда они узнали, что замедление расширения вдруг чем-то сместилось. Что в пустом пространстве обнаружилась на столько масштабная энергия, что она заткнула за пояс даже гравитационное притяжение. Вы знаете, что это такое. Сейчас ее называют темной энергией. Наряду с черными дырами этот факт будоражит сознание: вакуум на самом деле не пуст, и мало того, он влияет на развитие Вселенной и определяет то, какой она будет завтра.

Есть ли какой-то предел наших исследований? В квантовом мире появляются не только виртуальные частицы, но даже виртуальные черные дыры. И это то, что мы даже не можем увидеть никоим образом. Чтобы предположить это, нужно как-то сопоставить гравитацию и квантовую механику. А сделать это, мягко говоря, очень сложно. Просто представьте, что для вас очень сложно и помножьте это на несколько триллионов раз.

Поэтому теорий, которые пока что невозможно подтвердить, существует довольно много. Наиболее известная и популярная – Теория струн. Однако даже она сейчас просто витает в облаках где-то на грани фантастики. Но сегодня никто не станет отрицать, что пространство состоит из частиц, и его структура гораздо более сложна, чем нам кажется. Там каким-то образом взаимодействуют квантовые и гравитационные явления, или не взаимодействуют. Кто знает.

Ни для кого не секрет, что все мы с вами живем в трехмерном пространстве: у всех объектов в нашем мире есть длина, ширина и высота. Мы можем двигаться в любую сторону, а также вверх и вниз. Также у нас есть и четвертое измерение – временное. Теория струн говорит о том, что где-то на квантовом уровне находятся и другие измерения, которые непостижимы нашим сознанием. Если бы мы могли увеличить точку в пространстве, возможно, мы бы их увидели. Теория струн может помочь нам осознать, что находится в самой глубине пустого пространства, из чего состоит тот самый вакуум.

Сейчас мы можем лишь говорить о том, что Вселенная расширяется, но каким образом? Просто из ничего? Что могло привести к расширению Вселенной? Так много вопросов и так мало ответов. Квантовые флуктуации могли бы всколыхнуть космос, если бы он был размером с частицу. Все это заняло бы около 10-44 секунд. Это не просто очень мало, это ничто. В планковских масштабах пространство и время на столько тесно связаны, что временные измерения там попросту не имеют никакого смысла. На таких малых величинах привычная нам физика становится бессильна и в игру вступает какая-то другая, намного более сложная теория.

Понять, что такое вакуум, сейчас невероятно тяжело. Мы знаем, что это не просто пустое пространство. Там внутри действительно что-то происходит. На очень глубоких уровнях, но при этом оно влияет на всю Вселенную. И это действительно впечатляет.