Действительно ли космический вакуум пуст: что на самом деле там находится

Если отправиться в самое далеко и самое пустое место во Вселенной, то кажется, что можно попасть в условия идеального полного вакуума. Значит ли это, что в таком случае вы будете окружены пустотой? Ответ на этот вопрос не так прост, как может показаться, считает астрофизик Пол Саттер. Об этом он пишет в своей статье для издания Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Эфирный космос

В течение нескольких последних столетий философы и ученые пытались понять, заполнен ли космос каким-то веществом, известным как эфир, которое будет препятствовать созданию полного вакуума, а также является средой распространения волн света.

В конце 19 века физики из США Альберт Майкельсон и Эдвард Морли создали эксперимент для измерения изменений скорости света при движении Земли в эфире. Но они не обнаружили никаких изменений. Уже в 20 веке Альберт Эйнштейн доказал, что скорость света всегда постоянна. Поэтому ученые оставили концепцию эфира и допустили возможность существования настоящего идеального вакуума.

Нейтрино и реликтовое излучение

Тем не менее космос заполнен заряженными частицами, атомами водорода и частицами пыли. Хотя плотность межзвездного пространства в миллиарды раз ниже, чем в самых пустых вакуумных камерах, созданных человеком, это пространство не является пустым на 100%.

Считается, что самыми пустыми частями Вселенной являются такие структуры как войды, которые занимают огромные участки космоса между галактиками. В самом центре таких войдов настолько пусто, что даже темной материи здесь нет.

Но нельзя сказать, что космос даже в этом случае полностью пустой. Он заполнен такими нейтральными частицами, как нейтрино, а также реликтовым излучением, которое осталось с первых дней существования Вселенной. Считается, что 99,99% всего излучения в космосе – это реликтовое излучение.

Концепция пространства

Даже если создать герметичное помещение, куда не проникнут нейтрино и реликтовое излучение, и в нем разместить человека, то он все же не будет в полном одиночестве в идеальном вакууме. Физики обнаружили, что квантовые поля пронизывают все пространство и время и обладают внутренней энергией, известной как энергия вакуума. Даже если вокруг человека не будет никаких частиц, то будет эта энергия. Но, что если создать устройство, с помощью которого можно нивелировать квантовые поля, то в таком случае человек окажется в полной пустоте? Но на этот вопрос ответить нелегко.

Человек даже в этом случае останется объектом в наблюдаемом пространстве, а это необходимо для того, чтобы это пространство существовало. То есть о пространстве можно думать, как о способе измерения местоположения. Концепция пространства приобрела более конкретный характер вместе с работами Рене Декарта в 17 веке, который изобрел математическую основу для описания пространства. То есть, это знаменитые оси Х и Y.

Расширил концепцию пространства Исаак Ньютон, который сделал ее основой для движения объектов и физических законов, которые управляют поведением этих объектов. То есть объекты движутся и взаимодействуют друг с другом на фоне пространства, которое существует.

С помощью теории относительности Альберта Эйнштейна пространство превратилось из фона на главную сущность, которая реагирует на наличие материи и направляет ее движение. Пространство и его динамика создают силу гравитации.

Существует ли идеальная пустота?

Может ли быть пространство лишь инструментом для описания отношений между физическими объектами или это нечто большее? С другой стороны, гравитационным волнам для движения в космосе не нужна материя или энергия. Эти волны существуют, как колебания в самом пространстве-времени. Но как тогда эти волны могут существовать сами по себе?

Не существует однозначного ответа на вопрос, может ли существовать истинный вакуум, где нет ничего. Или же пространство не существует само по себе или же в космосе всегда любой объект что-то окружает.

Фокус уже писал о том, что такое белые дыры и в какой Вселенной они обитают. Теория о белых дырах возникла из тех же уравнений, что и черные дыры, существование которых уже давно доказано. Возможно, теперь очередь за их космическими близнецами.