Вакуум, пространство, время
Очень интересные идеи высказываются в последнее время физиками и относительно природы так называемого вакуума. В свое время считалось, что вакуум — это просто ничто, пустота, пространство, полностью лишенное материн, своеобразная арена, на которой разыгрываются все происходящие в природе вещественные процессы.
Но этим, на первый взгляд таким естественным, само собой разумеющимся представлениям суждено было со временем претерпеть весьма серьезные изменения. Сначала выяснилось, что полной пустоты в природе не существует. Ее нет даже там, где совершенно отсутствует какое бы то ни было вещество. Уже в XVIII столетии Фарадей утверждал, что «материя присутствует везде и нет промежуточного пространства, не занятого ею».
Любая область пространства всегда заполнена если не веществом, то какими-либо другими видами материи — различными излучениями и полями (например, магнитным полями тяготения).
Но даже с такой поправкой пространство вес еще оставалось просто гигантским вместилищем, содержащим бесчисленное количество материальных объектов.
Однако вскоре выяснились еще более поразительные вещи. Представьте себе на минуту, что нам каким-то образом удалось совершенно опустошить некоторую область пространства, изгнать из нее частицы, излучения и поля. Так вот даже в этом случае все равно осталось бы «нечто». Определенный запас энергии, который у вакуума нельзя отобрать никакими способами.
Обнаружились и вовсе «крамольные» факты. Оказалось, что вакуум способен рождать элементарные частицы, рождать вещество…
Мало того, с самим вакуумом могут происходить различные физические превращения: он способен взаимодействовать с чем-то и даже сам с собой.
Частицы из пустоты? Пустота взаимодействует с пустотой? Значит ли это, что рушится один из самых основных законов природы — закон сохранения материи?
Разумеется, нет. Просто вакуум оказался еще значительно сложнее, чем мы это себе представляли.
Сейчас у физиков есть все основания рассматривать вакуум как нечто материальное, особую форму существовании материи, а некоторые даже предлагают считать его особым состоянием вещества.
Надо ли говорить, что эта проблема представляет собой не только чисто физический, но и философский интерес. Ведь вакуум представляет собою нечто более универсальное и всеобъемлющее, чем любая другая известная нам форма существования материн. Может быть, вакуум и есть та «протосреда», из которой могут образовываться все другие виды вещества и материи. В частности, советский ученый Г. Наан высказал интересное предположение о том, что вакуум представляет собой не что иное, как бесконечно большой запас энергии одного знака, компенсированный энергией другого знака. Таким образом, вакуум — это как бы совокупность, своеобразное единство противоположностей. Когда же из вакуума образуются другие формы материи, которые и составляют то, что мы называем Вселенной, эти противоположности разделяются. Не исключена возможность, что с подобной точки зрения удастся объяснить такие явления, как образование космических лучей высоких энергий, вспышки сверхзвезд, образование радиогалактик, а также начало расширения Метагалактики.
О том, что вакуум — не пустота, а сложная физическая система, лучше всего свидетельствует открытие одного из самых поразительных явлений — так называемой «поляризации вакуума», к которому пришла квантовая электродинамика.
Квантовая электродинамика, или квантовая теория электромагнитного поля, — один из сравнительно молодых и наиболее сложных разделов современной физики. Она занимается изучением всевозможных взаимодействий фотонов электромагнитного поля с заряженными частицами.
В вакууме, который рассматривается как особое состояние материи, скрыты не только электроны и позитроны, но и пары «протон—антипротон». Такие пары, если к ним подвести энергию в форме, например, фотонов, становятся реальными: их можно зарегистрировать.
Если в вакууме покоится заряженная частица—протон, то согласно законам квантовой механики вокруг него будут непрерывно рождаться и уничтожаться электроны и позитроны. Создается своеобразная «плазма» наподобие той, которая возникает в газовом разряде. Поэтому вблизи протона вакуум приобретает суммарный отрицательный заряд, а на большом расстоянии от него — суммарный положительный. В результате заряд протона несколько уменьшается — «экранируется». Это и есть поляризация.
Следовательно, частица, оказавшаяся в вакууме, расталкивает вокруг себя заряды, расталкивает «плазму». Именно это обстоятельство и дает возможность наблюдать эффект, о котором идет речь.
Хотя возникающие в «плазме» заряженные частицы «живут» лишь десять в минус двадцать первой степени секунды и наблюдать их нельзя, свойства электронного поля вблизи протона, как уже говорилось, изменяются. Это явление можно наблюдать экспериментально. Однако расчет величины подобного эффекта долгое время наталкивался па непреодолимые трудности.
Однако благодаря работам американских физиков Р. Фейнмана и О. Швипгера и японского физика С. То-монаги, разработавших необычайно стройную, хотя и весьма сложную теорию, вычисление упомянутого эффекта стало возможным и благодаря этому его удалось обнаружить и экспериментально.
Тем самым представления о сложной материальной природе вакуума получили непосредственное опытное подтверждение.
Есть основания предполагать, что в будущем па смену современной физической картине мира, оперирующей всевозможными нолями — электромагнитным, гравитационным и т. д. — придет вакуумная картина. Такая картина должна исходить из того, что основой всего во Вселенной является вакуум, а все существующее, по меткому выражению одного известного ученого, не более как «легкая рябь» на его поверхности. Обычное вещество может оказаться в определенном смысле конечным, а суть всех вещей заключаться именно в вакууме.
Развитие вакуумной картины может иметь и более далеко идущие последствия для наших представлений о строении мира.
Еще с появлением теории относительности была обнаружена тесная связь между свойствами материи и свойствами пространства и времени. При этом до сих пор мы исходили из предположения, что определяющую роль играют свойства материи (т. е. вещества, частиц, полей), а свойства пространства и времени являются вторичными, производными. Однако в принципе не исключена возможность, что в действительности все обстоит наоборот, т. е. свойства материи представляют собой не что иное, как проявление определенных геометрических свойств, так сказать, пространственно-временного «каркаса».
Во всяком случае, в распоряжении современной науки уже имеются определенные данные, свидетельствующие о том, что вакуум, возможно, играет весьма большую роль во многих природных процессах. В частности, академик Наап обратил внимание на один любопытный факт, обнаруженный при изучении гравитационных взрывов — особых процессов, происходящих во Вселенной, при которых происходит неудержимое катастрофическое сжатие или разлет больших масс вещества.
Как показывают расчеты, в районе таких взрывов имеются области, в которых, с точки зрения современной физической теории, вообще нет ничего — ни вещества, ни пространства, ни времени, ни движения. Но, с другой стороны, как это ни покажется странным, удивительные области, о которых идет речь, существуют вполне реально и как раз па их границе начинается история объекта, находящегося в состоянии катастрофического расширения. Другими словами, складывается впечатление, что здесь происходит возникновение из ничего и обращение в ничто. Но так как подобное явление невозможно, то, видимо, столкнувшись с гравитационными взрывами, паука вплотную подошла к познанию совершенно новых форм существования материи, нам еще не известных. И очень может быть, что одной из таких форм является именно вакуум.
Это обстоятельство во многом увеличивает интерес к дальнейшему изучению свойств пространства и времени.
Академик Г. Наан считает, что открытие во Вселенной сверхплотных объектов, а также мощных источников энергии — квазаров, указывает на то, что эти свойства могут оказаться гораздо более сложными, чем представлялось раньше.
Согласно современным физическим воззрениям реальное пространство Вселенной, в котором мы живем, является «трехмерным» и «односвязным». Первое из этих свойств означает, что в нашем пространстве через одну точку можно провести только три взаимно перпендикулярные прямые линии. Правда, согласно теории относительности Альберта Эйнштейна в природе существует и еще одно, четвертое измерение: время. Но это четырехмерное «пространство — время» теории относительности фактически является лишь математическим приемом, позволяющим в удобной форме описывать различные физические процессы. Поэтому говорить о том, что мы с точки зрения теории относительности живем в четырехмерном мире, можно лишь в том смысле, что все происходящие в природе события совершаются не только в пространстве, но и во времени.
Что же касается односвязности, то это свойство отражает тот факт, что в нашем пространстве любой замкнутый контур может быть непрерывной деформацией, т. е. без нарушения его целостности стянут в произвольную точку, находящуюся внутри этого контура. Другими словами, это означает, что во Вселенной пет «оторванных» друг от друга «кусков», разделенных непреодолимыми «пропастями».
Если бы внутри замкнутого контура располагалась некая «дырка», не принадлежащая к нашему пространству, то задача непрерывного стягивания в точку, очевидно, оказалась бы неразрешимой.
Как показывают теоретические выкладки, в районе, где происходят гравитационные взрывы, пространство и время могут приобретать удивительные с пашей привычной точки зрения свойства.
Так, например, здесь есть области, в которых время течет с необыкновенной быстротой. Для наблюдателя (разумеется, гипотетического), оказавшегося в такой области, целая вечность от бесконечно далекого прошлого до бесконечно далекого будущего длилась бы всего лишь какое-нибудь мгновение. Иными словами, здесь вообще нет ни будущего, пи настоящего, пи прошлого, т. е. фактически вообще не существует времени.
В том же районе гравитационного взрыва можно указать и такие области, в которых пространство стягивается в точку, т. е. фактически не существует пространства.
Есть и зоны, где происходят явления, которые вообще трудно даже себе представить: здесь временная координата меняется ролями с одной из пространственных, т. е. время как бы превращается в расстояние, а расстояние — во время. Это можно пояснить следующей, хотя и довольно натянутой аналогией. Шофер, ведущий автомобиль по шоссе, достигнув определенной точки, вдруг обнаруживает, что шоссе превратилось в течение времени, а течение времени — в шоссе. К сожалению, на этом наша аналогия и заканчивается, ибо, что означают эти события практически, мы не можем сказать даже приблизительно — для этого просто не хватает известных нам понятий.
Есть также основания предполагать, что в области очень сильных гравитационных полей, в частности, в районе все тех же гравитационных взрывов, нарушается и свойство односвязности пространства. А если пространство становится многосвязным, т. е. состоящим как бы из отдельных «кусков», то в каждом из этих «кусков» течение времени может происходить независимо друг от друга и в разных направлениях. Но в таком случае в момент перехода из одного «куска» в другой, если, разумеется, такой переход вообще возможен, наблюдатель обнаружил бы, что время потекло иначе, чем раньше, например, вспять.
Представьте себе, что вы попадаете в такую область, перейдя по подземному тоннелю с одной стороны улицы па другую. Возможно, что внешне вы ничего не заметите, потому, что для существ, обитающих в этой области, время тоже течет от прошлого к будущему: от «их» прошлого к «их» будущему.
И все же оно течет вспять по сравнению с временем па другой стороне улицы. Совершив свой переход, скажем, в полдень, и проведя в этом мире несколько часов, вы, вернувшись обратно, обнаружили бы, что вновь возвратилось со всеми событиями уже минувшее для вас утро того же дня.
В области гравитационных взрывов возможен и такой случай, когда пространство теряет так называемое свойство ориентируемости, присущее нашему обычному пространству. Практически это означает, что наблюдатель, движущийся в таком пространстве по замкнутому контуру, вернувшись в исходную точку, мог бы обнаружить, что в результате «кругового» путешествия течение времени изменилось на обратное.
Вообще интересно отметить, что с теоретической точки зрения можно представить себе самые различные миры, отличающиеся от нашего (назовем их «антимирами» или «псевдомирами»). Это — миры с обратным течением времени, миры, в которых все частицы заменены античастицами и т. п. Таких гипотетических миров уже сейчас можно насчитать около десятка. Вопрос в том, могут ли они реально существовать?
В математике объект считается существующим, если предположение о его существовании не вступает в противоречие с другими положениями. Однако дли того чтобы доказать существование физического объекта, одной лишь логической непротиворечивости недостаточно. Необходимы реальные факты, экспериментальные подтверждения.
Но, с другой стороны, у нас нет оснований отрицать реальность того иного объекта, если известные нам физические законы не запрещают его существования.
Применительно к нашей проблеме это означает, что либо со временем какие-нибудь из гипотетических миров будут экспериментально обнаружены либо будут открыты новые физические законы сохранения, накладывающие запреты на их существование.
Очевидно, любой из этих вариантов имел бы колоссальное значение для понимания окружающего пас мира. Поэтому исследования в такой, казалось бы, весьма отвлеченной, абстрактной области могут оказаться весьма плодотворны.
Все явления, о которых идет речь, па первый взгляд представляются парадоксальными. По парадоксы возникают именно тогда, когда наука вплотную подходит к неизвестному. А познание неизвестного неизбежно влечет за собой переоценку привычных взглядов.
Поэтому мы должны быть готовыми к тому, что многие положения, которые 18 настоящее время кажутся нам незыблемыми, а также некоторые законы, которые мы считаем «абсолютными» (например, законы сохранения), по мере дальнейшего развития наших знаний окажутся вовсе не такими «незыблемыми» и не столь «абсолютными».
Но, разумеется, это не означает, что такие законы начисто «отменяются» — просто они окажутся частным, предельным случаем еще более общих законов.
Современные астрономия и физика тесно смыкаются с философией. Если в прошлом философия естествознания ограничивалась главным образом интерпретацией результатов, полученных точными науками, то в настоящее время она становится полноправной участницей самого процесса научного исследования. Это объясняется тем, что современная физика и астрономия вплотную подошли к решению таких фундаментальных проблем мироздания, разработка которых требует глубокого философского осмысления. Когда дело касается фундаментальных исследований, бессмысленно говорить о физике и философии отдельно. Единый философско-физический подход к решению научных проблем становится все более важным. В дальнейшем же значение такого подхода еще более возрастет.
По меткому выражению одного советского физика, в практике научного исследования физический и философский аспекты переплетаются, образуя единый сплав, определяющий переднюю кромку нашего знания.
Философия занимается уже не только обобщающими выводами и не только общей методологией процесса познания. В целом ряде случаев именно философские соображения позволяют делать выбор между различными физическими гипотезами и предположениями. Можно сказать, что в подобных, ситуациях общефилософские положения выступают в роли физических критериев.
Разумеется, в любом случае высшим и окончательным судьей истинности или ложности любой теории остается эксперимент. Но, тем не менее, физический анализ способен оказывать весьма существенную помощь при оценке тех или иных ситуаций, складывающихся в процессе изучения природы и выборе наиболее эффективных путей дальнейшего исследования.

22 Апр 2010 в 12:54
Когда-то я об этом задумывался (в молодости, 70-е), и для себя придумал теорию, по которой каждая вселенная пульсирует — постепенное сжатие, а затем так называемый взрыв, распадаясь на основные состаляющие: вакуум — абсолютно плотная материя, не имеющая энергии, и остатки той сжатой субстанции, из которой состояла вселенная перед взрывом, причем они продолжают пульсировать так же, как и вселенная, только пропорционально размерам их и вселенной во временном исчислении. Ну и так далее… (объяснялась и гравитация, и время).
Рад, что в чем-то я был прав.
25 Апр 2010 в 1:54
Вакуум не так прост, как кажется.
01 Авг 2010 в 16:51
В физике в принципе возможно существование миров с другим количеством измерений. Но есть теория, не буду приводить её полностью, я и сам то её не сильно понимаю, согласно которой возможно существование миров только с мерностью более 10. Так что согласно этой теории наш мир является чудесным исключением…
16 Авг 2010 в 21:13
Автор криворучка! Ну кто так пишет статью, хотя статья довольно занимательная.
11 Апр 2011 в 18:24
Ох какие же ту умные и интеллигентные люди сидят=)
12 Дек 2011 в 4:11
Я читал и слышал о различных теориях и версиях мировозздания,хода времени и т.д. и т.п.Многое из этого имеет разумное объяснение,но всё как-то уж очень усложнили,а как обычно всё неизвестое на самом деле является очень простым как всё гениальное.Я лишь хотел высказать вкратце свою теорию о мироздании и о ходе времени.
Сейчас мнение учёных разделилось на том из чего возникла вселенная,что было до неё и было ли время до всего этого.Одни говорят что не было ничего и всё возникло ниоткуда другие говорят что появилось из единной точки,чего-то маленького что практически мгновенно расширилось-вроде такая же вселенная как наша просто расширилась и всё.В чём-то наверное это правильная теория,но я имею свою и хотел бы ей поделиться и услышать мнение других о ней.Я конечно не учёный и не имею вообще к этому отношения,поэтому мне будет трудно объяснить всё,но думаю меня поймут.
Так вот.По моей теории наша вселенная является как бы супер нано-нано вселенной другой вселенной.Т.е. вся материя из которой состоит наша вселенная является фотонами,протонами и чё там есть ещё меньне,для другой,макро вселенной, в которой находится наша.Т.е. наша галактика например-является квази частицей для макро вселенной,а галактика в целом-является атомом в этой макро вселенной,который попав там в какую-то ситуацию расспался и расщепился-отсюда и расширение нашей галактики.Время же как было так и есть.Просто по теории относительности Энштейна оно у нас идёт в мириады раз быстрее чем в макро вселенной.У нас прошло 13-14млрд.лет с начала расщепления атома(чьей частичкой является наша галактика) или большого взрыва,как считалось раньше,а в макро вселенной это лишь доли миллисекунд.Поэтому и кажется что времени до этого не было.На самом деле оно просто относительно.В общем наш мир это нано мир другого мира и так до бесконечности в обе сторон
14 мая 2012 в 14:10
Если взять Галактику как самостоятельно живущую еденицу Вселенной,то в ней происходят следующие процессы:В центре
Галактики происходит процесс синтеза водорода,как элемента
самого малого атомного веса, стремящегося занять в переодической системе самое первое место В ЦЕНТРЕ СИСТЕМЫ Синтезируется водород ДО ЭЛЕМЕНТОВ урана.с последующим выбросом на самую крайную орбиту, для очередного распада.
Всё пространство заполняется расподающимися элементами веществ.А вокруг них магнитные поля. Свободных маст нет.
14 мая 2012 в 15:21
Продолжим.У нас проявляется наипростейшая структура Галактики.Я не буду упоминать слово-синтез.Зто слово выражает
искуственное насилие.В природе же всё на доровольной основе.
Волород стремится в начало процесса по своему свойству и заряду.Огромная масса ыодорода стремясь на своё место, создаёт в центре переодической системы огромное давление,
температуру и при вращении сливается в элементы веществ самого высокого веса и заряда.Которое за счёт одноимённости
огромного заряда, переодалевает давление и выбрасывается на
самую крайную энергетическую орбиту для распада.
14 мая 2012 в 15:38
Далее начинается распад по теории распада.Масса распадается
как на огромные звёзды, которые делятся на меньшие,так и на
элементы веществ различных атомных весов и зарядов. Они совместно с звёздами образуют,вокруг центра масс вращения,
энергетические орбиты, имеющие свои заряды.Ну а вокруг
энергитических орбит создаются магнитные поля.А теперь самое
интересное.Получается, что электрические зряды двигают процесс, а магнитные силы управляют процессом.Других каких то сил, просто не может быть.Для них нет работы. Движение
всего в этом процесе ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ.
14 мая 2012 в 15:56
Что касается Миров, то они во всех местах Вселенной,на биологических орбитах,ОДИНАКОВЫ. Так как во Вселенной управляют всем и вся электрические и магнитные силы,то и
порождают одни и те же индивидумы. При этом.Сколько бы раз не происходило повторение слияния и распада,биологическая
жизнь повторяется один к одному. Изменений видов не происходит.Биологическая жизнь изменяется только в росте и объёие. Чем дольше живёт- тем выше рост иобъём.
24 Июл 2012 в 20:27
Полностью разделяю написанный текст. Да действительно понятие НИЧЕГО говорит само за себя НИ и ЧЕГО, т. е. отсутствие вообще всего. А если из ничего может родиться что-то, значит это не есть ничего. Вакуум как наука доказала не пуст. Даже если выполнить высокую степень разрежения. Рождение материи из вакуума выглядит куда более научно нежели рождение из»ничего». Само по себе «ничего» не существует в виде субстанции, так как уже потеряет свой «ничтожный» статус.
30 Сен 2012 в 22:21
Кстати сейчас часто стали ученые говорить о черной материи и черной энергии,видил как то в одной из передач по телеку
И вот там тоже говорилось о непонятной для науки новой материи ещё неизученной толком,которая видимо и является строительным материалом для всей материи что есть во вселенной,думаю это относится к теме Вакуума
Там где нет ничего,есть что то,что мы люди пока не можем пощупать и как то измерить,и это что то неизвестное удерживает нашу вселенную в такую правильную конструкцию
Я с каждым годом своей жизни всё меньше верю в нашу с вами Евклидову геометрию,которой нас учат в школе…
27 Окт 2012 в 21:05
Прочитал статейку. Статейка — отстой. Так, есть кое-что, а так просто тупые фразы ничем не подкреплены.Нет связности.Ничего прочитав не получил для себя.
27 Окт 2012 в 23:45
Для «Ебломозгое создание». У каждого свое мнение… У каждого свои теории и понимание сущности…
12 Дек 2012 в 1:21
вообщем скажу ,само по себе ни что и ни когда не происходит ..это один аспект…второй аспект это то что вы говорите восновном о предположениях ,теориях.,.тоесть догадки придумки и фантазии…вымысел наконец…включите наконец то Бога в создание всего этого…и может ясней все станет…подумать только о том что существование воды возможно только в пределах 0-99 градусов так ее во вселенной вообще редко где встретишь,..а вот у нас на земле есть.,.случайность?
16 Дек 2012 в 13:28
В этом во всём есть столько всего не случайного…я где то прочитал что хаос это как раз и есть одна из самых упорядочных структур
24 Дек 2012 в 11:45
Автор пишет что в научном мире не существует единого «определения» (трактовки) времени (что это за штука такая). Предлагаю свою:
«Время — это движение любых объектов в любой системе координат, а также движение этих систем друг относительно друга».
Если пояснить на пальцах, то, представьте себе, что все в этой Вселенной замерло (застыло, остановилось). Понятие времени — тут же пропадает. Временем просто нечего будет замерять..
06 Янв 2013 в 20:00
Всё что существует и видимое и невидимое есть МАТЕРИЯ! Остального просто ничего нет.