Из школьного курса физики большинство из нас помнят, что вакуум это пустота. Наиболее яркий пример вакуума космическое пространство, окружающее планету Земля. На практике даже в межзвездном пространстве, где вакуум имеет существенно большее разрежение, чем вблизи Земли или в пределах Солнечной системы, все равно содержит определенное количество частиц на кубический метр.

Согласно классическим представлениям, в том случае, если бы удалось получить абсолютный вакуум , оставшаяся субстанция совершенно не имела бы энергии, являясь абсолютной пустотой. Однако последние исследования показывают, что это далеко не так плотность энергии вакуума не только выше нуля, но иногда достигает фантастических величин.

Если сравнивать образно, вакуум подобен воде с кругами на поверхности. Круги говорят о содержимом вакуума. Именно по внешним проявлениям исследователи судят о свойствах этой субстанции. Оказалось, что кажущаяся пустота хранит в себе столько тайн, что современная наука не в состоянии ответить даже на малую их часть. К примеру, сегодня известно, что частицы рождаются именно из вакуума, который может существовать в различных состояниях. Привычный для нас так называемый истинный вакуум имеет наиболее низкую плотность энергии, однако существуют иные формы вакуума. В частности электрослабый вакуум характеризуется столь большой плотностью энергии, что сила, её вызывающая выражается числом 10 19. что эквивалентно массе Луны.

Применяемые сегодня солнечные электростанции http://www.solnechnye.ru/gotovye-resheniya/sonechnaya-elektrostanciya-dlya-dachy-avtomobilya.htm используют энергию излучения солнца, однако, если бы удалось понять принцип извлечения энергии из вакуума, это бы означало в прямом смысле бесконечный, гигантский и неисчерпаемый её источник. Мысль, о том, что все пространство вокруг нас наполнено энергией, высказывали отдельные гениальные ученые, среди которых, в частности, Никола Тесла, однако постигнуть ход их мыслей до сих пор до конца не удается.

Тем не менее, изучение вакуума продолжается. Если вакуум, обладает большой энергией, его называют ложным. Спустя короткое время, он высвобождает скрытую в нем энергию в виде огненного шара, состоящего из частиц. Сам же он превращается в истинный вакуум. Пока что эти исследования являются лишь уделом ученых, однако нет сомнения, что спустя некоторое время тайна вакуума будет приоткрыта.

ТАК ЧЕМУ ЖЕ РАВНА ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ ВАКУУМА?

Оценка плотности энергии вакуума квантованного поля найдена непосредственно из соотношения неопределенностей энергия-время. Отмечается, что изложенная процедура получения указанных оценок по сути является перенормировкой затравочных энергетических величин исходного вакуума поля к наблюдаемому вакууму. На основе полученных формул обсуждаются свойства наблюдаемого вакуума.

Ключевые слова: плотность энергии вакуума, эксперимент, перенормировка.

Keywords: energy density of the vacuum, experiment, renormalization.

После осмысления и формулировки проблемы плотности энергии вакуума квантованного поля , прошло несколько десятков лет, прежде чем она была корректно оценена . В основу оценки были положены результаты найденные Менским

М.Б. при исследовании квантовых ограничений на измеримость плотности энергии электромагнитного поля . Тем самым, вопрос о величине плотности энергии квантованного поля приобрел экспериментальный смысл . Последнее явилось принципиальным моментом для получения правильного результата, поскольку прямо учитывало экспериментальный характер оценок плотности энергии вакуума квантованного поля, полученных из наблюдений космологической постоянной . Отметим, что Менским М.Б. в квантовые ограничения на измеримость плотности энергии электромагнитного поля были получены технически сложным приемом - методом ограниченных интегралов по путям -. но одновременно показано, что по сути найденные оценки сводятся к соотношению неопределенностей энергия-время. Позднее в было высказано мнение, что последний результат можно использовать для получения конечных оценок плотности энергии вакуума квантованного поля, т.е. достаточно исходить прямо из соотношения неопределенностей энергия-время. Преимущество последнего метода состоит в его технической простоте, физической прозрачности и, что немаловажно, в его общности - из универсального характера соотношения неопределенности энергия-время будет вытекать справедливость найденных оценок плотности энергии вакуума квантованного поля для любых видов фундаментальных взаимодействий.

В настоящем сообщении оценка плотности энергии вакуума квантованного поля будет найдена непосредственно из соотношения неопределенностей энергия-время. Попутно отмечено, что изложенная процедура получения указанных оценок по сути является перенормировкой затравочных энергетических величин исходного вакуума поля к наблюдаемому вакууму. В заключение на основе полученных формул обсуждаются свойства наблюдаемого вакуума.

Будем обозначать посредством Evac энергию вакуумного состояния некоего квантованного поля . Энергия Evac будет отличаться от наблюдаемого значения Е^™ на величину

минимально возможной погрешности измерения Emin, определяемой из соотношения неопределенностей энергия-время и поэтому неустранимой:

Плотность вакуума

По наблюдательным данным о сверхновых плотность энергии космического вакуума составляет величину

Здесь плотность дана в граммах на кубический сантиметр, т. е. это плотность массы. С плотностью энергии плотность массы связана знаменитым соотношением Эйнштейна E = Mc2, так что плотность энергии вакуума есть рус2. Далее в этом разделе мы будем пользоваться для плотности вакуума единицами массы в единице объема.

Плотность вакуума, как мы видим, очень малая величина — по сравнению с теми плотностями, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Она, например, почти на 30 порядков величины меньше плотности воды . Но для космологии это весьма значительная величина: плотность энергии вакуума, как оказалось, превышает суммарную плотность энергии всех остальных видов космической среды.

Значение космических плотностей удобно еще выражать и в относительных единицах — в виде отношения к критической плотности

Здесь H0 — 72 ± 15 км/ есть современное значение постоянной Хаббла. Критическая плотность в современную эпоху

если оценивать ее по центральному значению H = 72 км/. Здесь to — 14 ± 1 млрд лет — современный возраст мира, т. е. время, протекшее от начала космологического расширения. Тогда для относительной плотности вакуума находим:

Это тоже центральное значение, а все реально возможные значения относительной плотности вакуума заключены в пределах от 0,6 до 0,8.

Впервые найденное по сверхновым, значение вакуумной плотности подтверждается всей совокупностью имеющихся сведений

о возрасте самых старых звезд Галактики, о формировании крупномасштабной структуры и особенно об анизотропии реликтового излучения в комбинации с данными о динамике богатых скоплений галактик.

Замечательно, что по поводу приведенных здесь цифр в космологическом сообществе установилось небывалое до того почти всеобщее единодушие и согласие, которое — ввиду уникальности явления — получило специальное название: космический конкорданс. В одном только пункте конкорданс не полон; одни считают, что открыт именно вакуум, тогда как другие предпочитают иную интерпретацию, предполагая, что космологическое ускорение создается не вакуумом, а какой-либо другой, неизвестной до сих пор формой энергии .

Источники: www.objectiv-x.ru, dxdy.ru, cyberleninka.ru, www.himikatus.ru, 900igr.net