Энергия вакуума в «Ѣ-теории»
Многие, впервые столкнувшись с понятием энергии вакуума, не сразу могут себе представить, какой огромной энергией она обладает. Например, согласно некоторым теоретическим оценкам, в одном кубическом сантиметре пустого пространства может содержаться энергия порядка 10>91 Дж, что эквивалентно энергии, высвобождаемой при взрыве множества атомных бомб. Попробуем объяснить это на простых примерах.
Не является секретом, что звук распространяется в воздухе в виде волн с определённой скоростью, около 343 м/с. Скорость звука определяется свойствами среды, такими как плотность и модуль упругости. Чем выше плотность и упругость среды, служащей проводником звука, тем быстрее он распространяется. Так, скорость звука в воде (≈1480 м/с) значительно превышает таковую в воздухе, а в твёрдых телах, таких как сталь (≈5000 м/с), она становится ещё выше.
Таким образом, добавив пространству свойство сжиматься и разжиматься, мы можем представить себе, что свет также может распространяться в пространстве в виде упругих волн, подобно звуку в материальных средах. Если использовать аналогию с механическими волнами, скорость распространения волн в среде определяется отношением модуля упругости к плотности. Для того чтобы скорость света достигала с, плотность пространства должна быть чрезвычайно низкой по сравнению с его упругостью. Это приводит к тому, что отношение модуля упругости к плотности пространства должно быть колоссальным, гораздо превышающим аналогичные показатели для известных нам материалов.
Представим себе мысленный эксперимент: предположим, у нас есть палка длиной в 300 тысяч километров (расстояние, которое свет проходит за одну секунду), и мы решили толкнуть её с одного конца. Интуитивно может показаться, что воздействие мгновенно передастся на другой конец палки. Однако в реальности любое воздействие в материале передаётся со скоростью звука в этом материале, которая гораздо меньше скорости света. Это означает, что сигнал «толкания» дойдёт до другого конца только через определённое время. Этот пример иллюстрирует фундаментальное ограничение на скорость передачи взаимодействий и подчёркивает особую природу пространства, в котором свет распространяется с максимальной скоростью. Это сравнение помогает нам задуматься о свойствах пространства и энергии вакуума, которые позволяют свету распространяться с такой колоссальной скоростью.
Чтобы развеять сомнения о возможности существования материи в среде с высокой плотностью энергии вакуума, можно провести аналогию с нашей повседневной жизнью. Человек живёт в воздушной среде с плотностью около 1,225 кг/м>3, это не вызывает у него неудобств. Рыба обитает в воде с плотностью около 1000 кг/м>3, которая близка к плотности её тела, и чувствует себя комфортно. Аналогично, если бы пространство обладало высокой плотностью энергии, но мы и все объекты в нём были бы адаптированы к этим условиям, это не препятствовало бы нашему существованию. Точно так же как рыба комфортно обитает в среде с плотностью воды, а человек – в воздухе, мы существуем в пространстве, наполненном энергией вакуума. Эта энергия не является для нас чуждой – мы с ней неразрывно связаны.
Так и с энергией вакуума. Если мы помним, что энергия вакуума присутствует повсеместно и наполняет не только пустое пространство, но и материю, то вопрос «Как мы можем в этом существовать?» становится менее острым. Мы и все окружающие объекты существуем в этой энергетической среде, и наши физические свойства согласуются с её характеристиками.
Для полного разрешения всех сомнений отметим, что энергия вакуума не оказывает заметного сопротивления перемещению материи в пространстве. Если представить, что энергия вакуума обладает крайне низкой «эффективной вязкостью» (хотя это и не совсем корректное физическое понятие в данном контексте), то она не препятствует движению объектов. Это связано с тем, что вязкость, как свойство сопротивления течению, присуща материальным средам, где возможны переходы одного вида энергии в другой. В случае энергии вакуума такие переходы отсутствуют, и поэтому она не оказывает сопротивления движению. Энергия вакуума не создаёт сопротивления, потому что её свойства фундаментально отличаются от свойств материальных сред. Она не течёт, не поглощает энергию движения и не обменивается ею с материей.