Тайны квантового мира: О парадоксальности пространства и времени

Задача сегодняшнего дня здесь — не выходить за рамки настоящей науки и тысячекратно перепроверять любое сомнительное достижение. Тем более что, как это ни удивительно, с отрицательной энергией вакуума, не зная того, мы встречаемся буквально на каждом шагу, перемещая предметы или двигаясь среди них. Речь идет о явлении, открытом в конце сороковых годов прошлого столетия голландским физиком Хендриком Казимиром.

Эффект Казимира связан с воздействием вакуума на погруженные в него тела путем перераспределения энергии квантовых флуктуаций в промежутке между двумя очень близкими объектами. В своих исследованиях Казимир сравнил энергию бесконечно протяженного, не стесняемого никакими границами вакуума и его энергию в промежутке между двумя близкими пластинами. Подобно морской гавани за молом, вакуумные поля между пластинами колеблются с меньшей амплитудой, чем в открытом море «безбрежного пространства». Пластины мешают свободному рождению длинноволновых излучений (они просто не укладываются внутри щели), поэтому число флуктуаций — и, следовательно, суммарная энергия вакуума там несколько меньше. Теоретические расчеты подтвердили предположение голландского физика. Оказалось, что под действием вакуума пластины должны притягиваться друг к другу, и на малых расстояниях это притяжение оказывается значительно сильнее гравитационного, очень быстро возрастая при сближении пластин. Конечно, по бытовым меркам сила притяжения Казимира ничтожна, ведь на каждый квадратный метр полированных металлических пластин, отстоящих друг от друга на толщину человеческого волоса, действует такая же сила, какую испытывает чашка весов, на которой лежит мелкая песчинка. Впрочем, здесь важно, что повторить эффект Казимира в современных лабораториях не составляет особого труда. К тому же если бы удалось каким-либо образом сблизить пластины до атомарных расстояний, то сила притяжения сразу же выросла бы до сотен тысяч тонн на квадратный метр!

Получается, что окружающий нас вакуум содержит океаны энергии! И если энергию «открытого» вакуума принять за нулевой уровень, то его масса и энергия в промежутке между пластинами станут отрицательными. Другими словами, мы снова пришли к одному из видов антигравитирующей материи. Она образуется при любом ограничении вакуума между любыми физическими телами, а также при искривлении пространства гравитационным полем. Таким образом, получается, что наш мир буквально погружен в бездонный резервуар антигравитирующей материи! Конечно, в нашей повседневности вакуумная антигравитирующая материя совершенно незаметна, зато в масштабах элементарных частиц и Метагалактики ее влияние может оказаться весьма существенно.

Один из таких опытов готовится в Женеве, в Европейском центре ядерных исследований. Предполагается взвесить… антивещество. Ведь если верна теория, то при взаимодействии вещества с антивеществом возникает усиленное притяжение и вместо компенсации происходит их усиление. Антивещество в поле тяготения Земли должно весить больше вещества. Антипротоны, образующиеся при бомбардировке мишени пучком протонов высокой энергии, будут с помощью электромагнитного поля отделяться от других частиц и накапливаться в специальной ловушке, изолированные магнитным полем от соприкосновения с веществом. Когда их накопится достаточно много, антипротонным сгустком выстрелят в расположенную сверху мишень-детектор. Если время движения антипротонов к мишени будет больше, чем для протонов, это станет прямым доказательством дополнительной гравитационной силы. Тогда должна существовать и антигравитация.

Может, получение энергии путем понижения уровня вакуума и не такая уж чушь, но сегодня гораздо актуальнее и не менее перспективно исследовать известное нам гравитационное поле, которое описывается общей теорией относительности Эйнштейна и подчиняется закону всемирного тяготения Ньютона. Кванты этого поля, их называют гравитонами, всегда движутся со скоростью света — с максимальной скоростью, которую могут иметь материальные объекты. Их нельзя ни затормозить, ни ускорить. Вся их масса связана с энергией движения, как у частиц света фотонов. Своей собственной массы, «массы покоя», у них нет. В этом смысле гравитоны можно назвать безмассовыми частицами — как световые фотоны.