Приложение

Физический вакуум

Научную идею о физическом вакууме впервые высказал Дж. Уилер [57]. Пользуясь так называемым методом подобия и порядковых оценок, он определил характерные величины плотности вещества и энергии в нашем мире в предположении, что тот полон. В современной физике этот метод оказался весьма плодотворным для предварительной оценки решения сложных задач. Для этого нужно выявить основные условия протекания изучаемого процесса и физические размерности числовых параметров, задающих эти условия. Потом из этих параметров составляется композиция, имеющая размерность искомого решения. Такой приближенный результат всегда оказывается весьма близким к точному, который можно получить только после трудоемкой вычислительной работы.

Дж.Уилер исходил из величин мировых констант, которые определяют характер подавляющего большинства процессов во Вселенной. Это уже упоминавшиеся выше скорость света cпостоянная тяготения G и постоянная Планка h. Из них можно составить комбинации, имеющие размерности длины L, времени T, плотности вещества Q и плотности энергии E. Полученный результат ошеломил автора. Действительно, оказалось, что характерная плотность вещества Q должна быть порядка 10⁹⁴ г/см³.

В этом легко убедиться, воспользовавшись формулами:

L = ( h G /c³) ^1/2 ~ 10 ^-33 см,

Q = c² /G L² ~ 10 ⁹⁴ г/см³.

Величина Q находится в разительном контрасте со средней плотностью вещества Земли 5.5 г/см³ и даже с характерной ядерной плотностью 10¹⁴ г/см³, не говоря уж о среднекосмической 10^-29 г/см³.

Получается, что наш мир - не более, чем слабая тень того, что должно бы быть. Ведь речь идет о недостаче плотности в миллиарды миллиардов раз и еще больше! Дж. Уилер трактовал полученные им оценки плотности, как характерные для физического вакуума. По современным представлениям, пространство не является привычной нам пустотой. Наоборот, это нечто, чья плотность так драматично превышает плотность, характерную для нашего мира.

Этот вакуум все более основательно занимает свое место в научной картине мира, хотя и сочетает в себе свойства сверхплотности и ненаблюдаемости. Однако, “...элементарные частицы не являются главной отправной точкой для описания природы, а представляют лишь поправку к физике вакуума. Этот вакуум, это основное состояние с его колоссальной плотностью виртуальных фотонов и виртуальных пар всевозможных частиц... нуждается в соответствующем описании” [57].

Дж.Уилер представляет себе физический вакуум в виде “топологической пены” всевозможных флуктуаций метрики пространства. Тогда величина L = 10^-33 см была бы характерным размером этих флуктуаций, которые он склонен трактовать как кванты пространства. Современные теоретики связывают с этими масштабами одномерные объекты - суперструны. Поиски квантов пространства или суперструн пока не увенчались успехом, но можно полагать, что идея сверхплотного вакуума не связана непосредственно с этими модельными представлениями.

Примечание: Концепция ни в коей мере не противоречит идее физического вакуума. Наоборот, добавив к ней представление о Множестве Произвольных Состояний пракрити, она получает возможность оперировать структурами любых масштабов и измерений, а не только парами крошечных виртуальных частиц.