Вакуум

Поделитесь с друзьями!

 

«Мефистофель – Фаусту:

 — Достаточно ль знаком ты с пустотой?»

И. В. ГЁТЕ «Фауст».

«Vacuum» в переводе с латыни означает «пустота». Этому понятию долгое время предшествовало другое. Предшествовало, но не заменяло, так как по-гречески «пустота» звучит как «кенон», а речь идёт и вовсе об эфире, что не одно и то же. Впрочем, и «вакуум» – термин  не вполне корректный, но – обо всём по порядку.

В древнеэллинской мифологии Эфир – порождение двух мрачных сил: Эреба – подземного мрака и Великой Ночи. Эфир, в свою очередь, породил всё сущее в союзе с Днём (вот и разберись в их полах!). А затем древние стали считать, что эфир – это воздух, которым дышали олимпийские боги.

Аристотель придал слову «эфир» строго научное значение. Отрицая саму возможность пустоты, этот мыслитель ввёл пятый элемент Мироздания, который встал в один ряд с огнём, водой, воздухом и землёй. Эфир рассматривался как праматерия, основа для всех остальных предполагаемых элементов природы.

И. Ньютон то утверждал, то отрицал существование эфира как мировой среды, поочерёдно занимая три разные научно-мировоззренческие позиции:

  1. Солнце, планеты и звёзды окружает абсолютное ничто. Это ничто и заполняет собой мировое пространство.
  2. Пространство заполнено чем-то вещественным, некоей материальной средой; это не ничто, но нечто, о природе которого лучше не гадать за отсутствием научного экспериментального материала.
  3. Всё в мире: пустота между физическими телами, как и сами эти тела, – пронизано мельчайшими частицами эфира.

Сколько сомнений одолевало учёным!

Предтеча вакуума – эфир – в XVII — XVIII веках обеспечивал действие известных и неизвестных к тому времени физических законов и явлений. Для выполнения самых разнообразных функций в природе ему надлежало обладать весьма различными и, к тому же, противоречивыми свойствами.

Ясности не ощущалось ни в науке, ни в зарождающейся фантастике, поэтому неудивительно появление в романе Ж. ВЕРНА «Вокруг Луны» такой фразы: «А что ты имеешь в виду под пустотой? – спросил Мишель. – Ты имеешь в виду абсолютную пустоту?»

Понимая теоретическую природу вакуума «по-ньютоновски», экипаж «Колумбиады» легко устанавливал истину на практике, решая самый прозаический вопрос полёта. Чтобы избавляться от накапливавшихся мусора и прочих отходов жизнедеятельности, этим литературным первопроходцам ближнего космоса достаточно было время от времени быстренько открыть иллюминатор, стремительно выбросить туда  всё лишнее и поскорее захлопнуть отдушину…

Космопроходцы, придуманные Г. Уэллсом («Первые люди на Луне»), выведя свой планетолёт в околоземное пространство, заметили, что  звёзды там смотрятся совсем не как  «призраки, проникающие сквозь нашу туманную атмосферу». Любопытная подробность, но только подобное наблюдение принадлежало персонажу более раннего  романа английского епископа Ф. ГОДВИНА. Сей автор тоже отправил на Луну человека наблюдательного, да только на дворе был век семнадцатый! Однако Г. УЭЛЛС первым точно указал температуру космического холода в вакууме (-273 градуса по Цельсию).

К этому итогу трехвекового развития науки, отразившегося в фантастике, добавим ещё один итог.

В самом начале двадцатого столетия вышел в свет и роман А. БОГДАНОВА «Красная звезда». В нём есть сцена, когда из-за неудачного химического опыта в наружной обшивке планетолёта появляется небольшая, но опасная пробоина. Виновник аварии, один из марсиан, не находит лучшего способа оперативно ликвидировать аварию, чем заткнуть пробоину собственным телом и погибает. А землянин успевает убедиться, как воздух со свистом вырывался наружу из-за  огромной разницы в давлениях.

Но качественно иное понятие об «абсолютной пустоте» пришло с проникновением знаний человека в тайны микромира.

В предисловии к своей повести «Путешествие в антимир» (1963) фантаст О. БЕРДНИК сослался в рассматриваемом вопросе на теорию физического вакуума, разработанную П. Дираком. По предположению этого авторитетного учёного: «пустота – это материальный фон, в который погружён наш физический мир. Пустота – это не отсутствие материи, а наоборот, её бесконечный потенциальный резервуар». Догадка Дирака не устарела и по сей день. Многие «странные» эффекты квантовой физики, например, испарение чёрных дыр, – напрямую  зависят от способности вакуума самопроизвольно порождать пары частица-античастица. Вся квантовая электродинамика построена на обмене так называемыми виртуальными частицами, рождаемыми пустотой. Вакуум оказался далеко не столь пустым и инертным, как это считалось ранее.

В фантастике это нашло отражение в повести А. БЕРДНИКА «Ошибка Алексея Алексеева», где в замкнутом пространстве с вакуумом под действием электромагнитных полей происходит ускорение времени и зарождаются миниатюрные галактики

Советский академик  Г. Наан пошёл в своих предположениях ещё дальше П. Дирака, считая, что «материальный фон» физического мира может быть живым и представлять собой самостоятельную Вселенную, развивающуюся по законам эволюции. Только в данной вселенной все процессы совершаются в иных пространственно-временных координатах и потому незаметны для нас. В  упомянутой повести О. БЕРДНИКА встреча разумных обитателей разнополярных формаций происходит через вакуум.

«Вакуум – это туннель из мира в антимир… море до отказа набитое элементарными частицами»,- утверждали М. ЕМЦЕВ и Е. ПАРНОВ – соавторы, которые тоже популяризировали передовые научные представления о «пустоте», пользуясь возможностями фантастики. Цитата взята из их повести «Падение Сверхновой».

Образ непрерывно бушующей стихии применительно к вакууму навеял этим фантастам название их романа «Море Дирака». В вакууме постоянно рождаются парами виртуальные частицы, срок жизни которых микроскопически мал, но процесс этот бурлит беспрерывно с момента образования Вселенной.

Герои означенного романа обнаруживают, что из вакуума можно получать копии любых предметов, упорядоченно обращая виртуальные частицы в частицы реальные. Началось лабораторное дублирование предметов. Один беспринципный сотрудник тайком изготавливает и присваивает золотые вещички. Драгоценные камни и денежные знаки. Но в силу принципа парности появления виртуальных частиц в придачу к каждому грамму золота обязательно прилагается один грамм антизолота, хранение которого из-за опасности аннигиляции обходится дороже, чем стоимость желанного новообретения.

Может быть, не таким впечатляющим, как материализация предметов «из ничего», но не менее удивительным выглядит создание  фантастического вакуумоскопа (вакоскопа).

«Прекрасное изобретение, благословение астрономии XXI века. И принцип такой простой, а не могли додуматься пять веков…варили стёкла, шлифовали стёкла, чтобы собирать, преломлять, отражать. Но ведь нужны были не стёкла. А преломление. Вакоскоп искривлял вакуум, вогнутая пустота в нём преломляла лучи» (Г. ГУРЕВИЧ «Темпоград»).

В этом же фантастическом произведении земляне уже научились уплотнять и рассекать вакуум с помощью специальной техники. Так какая же это пустота?

Позднейшие исследования учёных свидетельствуют о том, что пустота пустоте – рознь, и было бы правильнее говорить о разных вакуумнооподобных  состояниях материи в природе. Отклик в фантастике? Пожалуйста! В рассказе М. ЛЕЙНСТЕРА «Как неприятно ждать неприятностей» установлен научный факт: при соприкосновении разных вакуумов между ними не обнаружено сил трения. Этот американский фантаст употребил и непривычное словосочетание «твёрдый вакуум», вновь возвращая нас к представлению об эфире, но уже на более высоком уровне, на который оно едва не вышло благодаря ныне забытому труду французского учёного Ламора («Эфир и материя», 1900).

Чтобы спасти теорию эфира, затрещавшую по швам после классического опыта Майкельсона – Морли, достаточно было предположить, что все предметы, двигающиеся против течения  этой субстанции, изменяют свои параметры, сокращаются по мере приближения к скорости света. Это казалось безумием до появления теории относительности А. Эйнштейна. Заметим, что релятивистская формула скоростей была выведена Ламором за пять лет до того, как это удалось сделать Эйнштейну, далеко не со всеми выводами которого согласны  другие учёные.

Споры о природе «пустоты» – эфира или вакуума – далеко не закончены. На новую ступень поднялся и уровень науки в вопросе о самом вакууме, ознаменовавшись открытием «космических струн».

Космические струны – это  сверхтонкие трубки (проволочки), состоящие из симметричного высокоэнергетического вакуума. Первая работа о них была написана в 1976 году Т. Кибблом из Имперского колледжа науки и техники в Лондоне. Позже советский академик Я. Зельдович из Института Физических проблем использовал теорию космических струн для объяснения неравномерности распределения вещество во Вселенной. Толщина  космических струн ничтожна (примерно 10 в минус тридцатой степени сантиметра), а вес одного сантиметра огромен (около 10 в шестнадцатой степени тонн).

 

Если такая струна пересечет человека в поясе, его голова и ноги схлопнутся со скоростью 6 километров в секунду. По счастью ближайшая струна, вероятнее всего, находится на расстоянии 300 миллионов световых лет от Земли.

ЛИТЕРАТУРА

Подольный Р. «Нечто по имени Ничто» \\  М; Изд. «Знание», 1983

Баландин Р. «Твёрдая пустота» \\  журнал «Техника – молодёжи» №8 за 1993 год.

ВАКУУМОРФЫ

Вакууморфы – одна из возможных эволюционных форм человека разумного, приспособленного исключительно для работы в космическом  вакууме (Д. ДИКСОН «Человек после человека»). Есть в этой  крайне непривлекательной расе многое от  уэллсовских морлоков, реликтовое строение от КВАДДИ (смотри). А миллион лет назад начиналось всё так безобидно: молодые практиканты вакуум-сварщики направлялись за тридевять планет (А. и Б. СТРУГАЦКИЕ «Стажёры»).

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.