Бесконечная вакуумная энергия в космосе позволит людям достичь скорости света: в чем суть
В середина 20 века нидерландский физик Хендрик Казимир провел простой эксперимент. Он поместил очень близко друг к другу два металлических предмета. Внезапно они начали сближаться без влияния внешних сил. Причина этого скрывается в неограниченном источнике вибрации, который находится в самом вакууме пространства-времени. Этот эксперимент позволил ученым увидеть проявление квантовой теории на практике. Квантовые поля и их вибрации лежат в основе современного понимания физики и всей эволюции Вселенной. Благодаря работе Казимира ученые узнали, что бесконечная энергия пронизывает космический вакуум. В научной фантастике существует много идей, предлагающих использовать вакуумную энергию для питания двигателей звездолетов. Но это может стать реальностью, пишет Popular Mechanics.
Квантовые поля
Хендрик Казимир очень увлекся квантовой физикой, которая в середине 20 века была необычной теорией космоса. Но по мере развития квантовой теории она начала делать чрезвычайно странные утверждения о Вселенной. Квантовый мир очень странный и его странность обычно невидима для нас.
Казимир открыл способ измерения эффектов вездесущих бесконечных квантовых полей, просто используя кусочки металла. Его работа показала, что квантовое поведение может проявляться удивительными способами, которые можно измерить. Она также показала, что странность квантового поведения реальна и ее нельзя игнорировать, и что тому, что говорит квантовая механика о работе Вселенной нужно верить.
Согласно квантовой физике частицы, такие как электроны, фотоны, нейтрино и другие, не являются тем, чем кажутся. Напротив, каждая из частиц, которые мы видим в природе, на самом деле является лишь частью более масштабных структур — квантовых полей, которые пронизывают всю Вселенную. Для каждого вида частиц существует квантовое поле. Эти поля невидимы для нас, но они составляют фундаментальные строительные блоки Вселенной. Они постоянно вибрируют и гудят. Когда поля вибрируют с достаточной энергией, появляются частицы. Когда поля затихают, частицы исчезают.
По сути частицы – это на самом деле локализованная вибрация квантового поля. Когда взаимодействуют две частицы, на самом деле это просто две части квантовых полей, взаимодействующих друг с другом.
Настоящего вакуума не существует
Квантовые поля всегда вибрируют, даже если эти вибрации недостаточно сильны, чтобы создать частицу. Поскольку поля вибрируют даже в этом случае, это означает, что существует невидимая вакуумная энергия, также известная как энергия нулевой точки или энергия этих фундаментальных вибраций. Существует бесконечное множество вибраций в каждом из квантовых полей. Настоящего вакуума не существует, ведь везде есть вибрирующие квантовые поля.
Если вспомнить эксперимент Казимира с двумя металлическими пластинами, то квантовые поля между ними должны вести себя определенным образом. В квантовом случае между пластинами по-прежнему существует бесконечное число вибраций, но между пластинами не так много бесконечных вибраций, как вне пластин.
В математике не все бесконечности одинаковы. Например, можно взять один из видов бесконечности, в котором нужно добавлять друг к другу последовательные числа от единицы и так далее. Если продолжать это добавление вечно, то можно достичь бесконечности. Есть и другой пример сложения, на этот раз со степенью 10. Начать нужно со 101, а затем добавлять 102, 103 и так далее. Если продолжать это вечно, то также можно достичь бесконечности. Но в каком-то смысле можно быстрее добраться до бесконечности.
Эффект Казимира
Используя этот математический прием, можно вычесть два вида бесконечностей: между металлическими пластинами и вне этих пластин. В результате будет получено конечное число. Это означает, что снаружи двух пластин действительно больше квантовых вибраций, чем внутри. Это явление приводит к выводу, что квантовые поля вне пластин сталкивают две пластины вместе, что сейчас называют эффектом Казимира. Обычно мы не видим, не ощущаем и не испытываем эффект Казимира. Но когда нужно создать микро- и наномашины, приходится учитывать эти дополнительные силы.
С начала 21 века физики изучают возможность того, что действительно можно извлекать вакуумную энергию и использовать ее для получения обычной энергии. Даже есть некоторые успешные попытки в этом направлении, когда энергия возникает в результате квантовых флуктуаций. Поэтому возможно в будущем вакуумную энергию физики научатся использовать для питания двигателей космических кораблей, которые смогут летать почти со скоростью света.