Подорож людини до вакууму почалася у XVII столітті з яскравого експерименту Отто фон Геріке, мера міста Магдебург. Щоб показати, що його місто відновилося після спустошливої Тридцятирічної війни, фон Геріке влаштував демонстрацію для імператора щойно винайденої вакуумної помпи.
Дивися також Легкість у бокалі: рецепт пряного та цитрусового коктейлю для яскравих вихідних
Склавши дві півкулі разом і викачавши з них усе повітря, Отто показав, що навіть коні не зможуть їх роз'єднати. І так, усупереч тисячоліттям європейської думки, яка базувалася на твердженні Арістотеля про те, що "природа не терпить вакууму", фон Геріке показав, що вакуум можливий.
Чи справді вислів Арістотеля "природа не терпить вакууму" актуальний до сьогодні? / Фото rawpixel.com@freepik
Космос та ефір
Протягом десятиліть після демонстрації фон Геріке філософи та вчені міркували, чи не заповнені величезні простори космосу якимось матеріалом, відомим як ефір. Він мав би слугувати двом цілям: перешкоджати утворенню справжнього вакууму та бути середовищем, через яке поширюються світлові хвилі.
- Однак наприкінці 1800-х років фізики з Клівленда Майкельсон та Морлі розробили хитромудрий експеримент, щоб виміряти зміни у швидкості світла, коли Земля рухалася крізь ефір. Жодних змін, ясна річ, вони не виявили.
- А незабаром Ейнштейн продемонстрував, що швидкість світла завжди постійна, тож вчені відійшли від концепції ефіру, допустивши можливість існування справжнього вакууму.
А проте, навіть далеко від Землі багато чого плаває: заряджені частинки, блукаючі атоми водню, порох та пил тощо. Щільність міжзоряного простору в мільярди разів нижча, ніж навіть у найпорожніших вакуумних камерах, створених людиною, але цей простір не є на 100% порожнім.
Навіть у найкращих вакуумних камерах, створених людиною, простір не є на 100% порожнім / Фото vecstock@freepik
Нейтрино та космічна енергія
У глибинах найбільших порожнеч космосу ти можеш перебувати на відстані сотень мільйонів світлових років від найближчої галактики. Ядра порожнеч настільки порожні, що навіть темна матерія там не присутня.
Але все ж таки космос не порожній. Його наповнюють легкі, нейтральні частинки, які називаються нейтрино, а також випромінювання, що залишилося з перших днів існування Всесвіту – космічний мікрохвильовий фон (CMB), – а це 99,99% усього випромінювання у космосі. Отже, навіть у найтемніших порожнечах ти не будеш зовсім самотнім.
- Але уявімо, що ти побудував навколо себе достатньо товсту коробку, щоб заблокувати нейтрино і CMB. Чи був би ти тоді на самоті? Квантова фізика дає несподівану відповідь: ні.
- Річ у тім, що квантові поля пронизують весь простір і час, і мають внутрішню енергію, відому як енергія вакууму. Ця енергія всюдисуща у Всесвіті. Навіть якщо навколо тебе не буде жодної частинки, вона все одно буде твоїм супутником.
Космос наповнюють легкі, нейтральні частинки – нейтрино, а також випромінювання / Фото svstudioart@freepik
Енергія вакууму та простір сам по собі
Що було б, якби ти винайшов пристрій, який обнуляє енергію вакууму? Залежить від обставин. Ти все ще будеш об'єктом у просторі, а дехто вважає, що простір не є лише математичною абстракцією.
- Поняття простору почало набувати конкретного характеру завдяки роботам Рене Декарта, генія XVII століття. Якщо ти коли-небудь записував осі x та y декартової сітки, то маєш завдячувати за це саме Декарту.
- Ісаак Ньютон підніс поняття простору до рівня абсолютного тла для руху об'єктів і фізичних законів, які керують їхньою поведінкою. Це і є сучасна фізика у двох словах: об'єкти рухаються і взаємодіють один з одним на тлі простору, який, як передбачається, існує й сам по собі.
- Альберт Ейнштейн зробив ще один крок вперед, створивши загальну теорію відносності, в якій простір перейшов із другого плану на головну роль – динамічну, гнучку сутність, яка реагує на присутність матерії й керує її рухом. Саме простір, а особливо його динаміка, породжує силу гравітації.
Так, до слова, гравітаційні хвилі також не потребують присутності матерії чи енергії, щоб рухатися. Вони просто існують як коливання у просторі-часі.