Вопрос на засыпку. Как заставить мозги шевелиться - стр. 5
Античные философы, например Аристотель, полагали, что в природе не встречается вакуум, потому что плотные материи всегда будут стремиться заполнить любые пустоты. Аристотелю приписывают фразу: «Природа не терпит пустоты». Он пошел еще дальше и сказал, что пустота невозможна в принципе, потому что не существует такого предмета, как «ничто». Однако он верил, что пустое пространство между материей заполнено невидимым посредником. С другой стороны, Демокрит настаивал на том, что мир – это всего лишь атомы в пустом пространстве, и писал в своей привычной саркастичной манере: «Нет ничего, кроме атомов и пустоты. Все остальное – лишь точка зрения».
Спор о том, что занимает пространство между материей, продолжался и 2000 лет спустя, когда Ньютон считал, что пространство между мирами заполнено невидимым промежуточным материалом, необходимым для нормального функционирования законов механики, а Лейбниц настаивал на том, что плотные тела во Вселенной сами по себе способны создать среду для работы законов, а все остальное – пустое пространство.
Кстати, Галилей и Торричелли экспериментально доказывали, что вакуум действительно существует. Они наполняли водой (позднее ртутью) запаянную с одного конца стеклянную трубку, переворачивали ее и наблюдали за тем, как при снижении уровня жидкости в верхней части трубки образовывалась пустота. Поскольку воздух не мог проникнуть внутрь трубки, эта пустота, вероятно, была вакуумом. Дальнейшие эксперименты показали, что объем пустоты увеличивался, если трубку поднимали на вершину горы, где атмосферное давление было ниже, чем на равнине. Если на вакуум можно повлиять физически, он существует в физической реальности.
В течение нескольких следующих веков исследователи провели множество экспериментов, добиваясь все лучших и лучших физических показателей вакуума – однако ни один из ученых все еще понятия не имел, чем же вакуум является на самом деле. Идея невидимого посредника между атомами трансформировалась в концепцию «эфира» – таинственного материала, который, как полагали многие мыслители, требовался для передачи световых волн и электромагнитных полей. В 1887 году был проведен изменивший все ранее существовавшие представления эксперимент Майкельсона и Морли, который наглядно доказал, что никакого эфира не существует. В те годы можно было бы подумать, что моя сумка способна стать по-настоящему пустой.
И тогда настало время квантовой науки. Квантовая механика перевернула понятие пустоты с ног на голову. Она показала, что частицы, подобные электронам, могут существовать только в одном месте. Более того, все частицы и поля являются просто колеблющимися вероятностями. Если бы моя сумка оказалась надежно закрыта от остальной Вселенной и не содержала бы ничего, кроме полного вакуума, в ней все равно было бы электрическое поле и снующие повсюду кварки. Общую электрическую энергию можно свести к нулю, но энергия вакуума по-прежнему измерима[7].
Так что моя идеально пустая сумка в действительности переполнена бурлящей квантовой энергией, которую производят появляющиеся и исчезающие частицы и волны. Энергия постоянно колеблется, и, когда она находится на минимальном уровне, это называют состоянием вакуума, но даже в нем есть немного энергии. Более того, некоторые исследователи полагают, что наша Вселенная – всего лишь одна из флуктуаций вакуумной энергии. Как частицы в квантовом вакууме, наша Вселенная возникла из ниоткуда.