Вакуум — это пространство, полностью лишенное вещества, включая атомы, молекулы и фотоны. Примечательно, что вакуум — это не пустота, а скорее состояние, в котором энергия и материя существуют в своей минимальной форме.
Вакуум является одним из самых загадочных и малоизученных явлений во Вселенной; на него приходится более 99,99999% космического пространства, но мы знаем о нем очень мало.
Свойства вакуума:
- Во-первых, он не пуст. Вакуум содержит энергию, известную как энергия вакуума. Энергия вакуума — это энергия, присущая пустому пространству, даже в отсутствие материи и излучения. Она представляет собой сумму энергий наинизших энергетических состояний всех квантованных полей в вакууме.
- Во-вторых, вакуум не является статичным. Он постоянно флуктуирует. Эти флуктуации вакуума приводят к появлению виртуальных частиц. Виртуальные частицы — это частицы, которые существуют в течение очень короткого времени, а после аннигилируют, не нарушая законов сохранения энергии и импульса.
- В-третьих, вакуум не является однородным. Он имеет неоднородности, которые называются квантовыми флуктуациями. Квантовые флуктуации — это небольшие и случайные изменения в квантовых полях.
Вакуум и космология
Вакуум играет важную роль в космологии. Он является основным компонентом Вселенной и оказывает значительное влияние на ее эволюцию.
Энергия вакуума является одной из основных причин ускоренного расширения Вселенной. Ускоренное расширение Вселенной — это явление, при котором скорость расширения Вселенной увеличивается с течением времени.
Квантовые флуктуации вакуума также играют важную роль в формировании структуры Вселенной. Квантовые флуктуации вакуума приводят к появлению неоднородностей в плотности материи, которые затем разрастаются и образуют галактики и скопления галактик.
Вакуум и физика
Вакуум также играет важную роль в физике. Он является средой, в которой происходят все физические процессы.
Вакуум влияет на поведение элементарных частиц. Например, вакуум поляризуется в присутствии заряженных частиц. Это приводит к появлению силы, которая называется силой Казимира. Сила Казимира — это сила, которая действует между двумя незаряженными проводниками, которые находятся в вакууме.
Вакуум также влияет на поведение света. Например, свет распространяется в вакууме со скоростью 299 792 458 метров в секунду. Скорость света является одной из фундаментальных констант Вселенной, но мы пока не знаем, почему она имеет именно такое значение.
