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

Якщо вирушити в найдальше і порожнє місце у Всесвіті, то здається, що можна потрапити в умови ідеального повного вакууму. Чи означає це, що в такому разі ви будете оточені порожнечею? Відповідь на це питання не така проста, як може здатися, вважає астрофізик Пол Саттер. Про це він пише у статті для видання Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал . Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та захоплюючі новини зі світу науки!

Ефірний космос

Протягом кількох останніх століть філософи та вчені намагалися зрозуміти, чи заповнений космос якоюсь речовиною, відомою як ефір, яка перешкоджатиме створенню повного вакууму, а також є середовищем поширення хвиль світла.

Наприкінці 19 століття фізики зі США Альберт Майкельсон та Едвард Морлі створили експеримент для вимірювання змін швидкості світла під час руху Землі в ефірі. Але вони не виявили жодних змін. Вже в 20 столітті Альберт Ейнштейн довів, що швидкість світла завжди є постійною. Тому вчені залишили концепцію ефіру та допустили можливість існування справжнього ідеального вакууму.

Нейтрино та реліктове випромінювання

Проте космос заповнений зарядженими частинками, атомами водню та частинками пилу. Хоча щільність міжзоряного простору в мільярди разів нижча, ніж у порожніх вакуумних камерах, створених людиною, цей простір не є порожнім на 100%.

Вважається, що найпорожнішими частинами Всесвіту є такі структури як войди, які займають величезні ділянки космосу між галактиками. У самому центрі таких войдів настільки порожньо, що й темної матерії тут немає.

Але не можна сказати, що космос навіть у разі повністю порожній. Він заповнений такими нейтральними частинками, як нейтрино, і навіть реліктовим випромінюванням, що залишилося з перших днів існування Всесвіту. Вважається, що 99,99% всього випромінювання у космосі — це реліктове випромінювання.

Концепція простору

Навіть якщо створити герметичне приміщення, куди не проникнуть нейтрино і реліктове випромінювання, і в ньому розмістити людину, то вона все ж таки не буде в самоті в ідеальному вакуумі. Фізики з'ясували, що квантові поля пронизують весь простір і час і мають внутрішню енергію, відому як енергію вакууму. Навіть якщо довкола людини не буде жодних частинок, то буде ця енергія. Але, якщо створити пристрій, за допомогою якого можна нівелювати квантові поля, то в такому випадку людина опиниться в повній порожнечі? Але це питання відповісти нелегко.

Людина навіть у цьому випадку залишиться об'єктом у просторі, що спостерігається, а це необхідно для того, щоб цей простір існував. Тобто про простір можна думати як про спосіб вимірювання розташування. Концепція простору набула більш конкретного характеру разом з роботами Рене Декарта в 17 столітті, який винайшов математичну основу для опису простору. Тобто це знамениті осі Х і Y.

Розширив концепцію простору Ісаак Ньютон, який зробив її основою для руху об'єктів та фізичних законів, що керують поведінкою цих об'єктів. Тобто об'єкти рухаються та взаємодіють один з одним на тлі простору, що існує.

За допомогою теорії відносності Альберта Ейнштейна простір перетворився з фону на головну сутність, яка реагує на наявність матерії та спрямовує її рух. Простір і його динаміка створюють силу гравітації.

Чи є ідеальна порожнеча?

Чи може простір бути лише інструментом для опису відносин між фізичними об'єктами чи це щось більше? З іншого боку, гравітаційним хвиль для руху в космосі не потрібна матерія чи енергія. Ці хвилі існують, як коливання в самому просторі-часі. Але як тоді ці хвилі можуть існувати власними силами?

Немає однозначної відповіді питання, чи може існувати справжній вакуум, де немає нічого. Або ж простір не існує сам по собі або в космосі завжди будь-який об'єкт щось оточує.

Фокус уже писав про те, що таке білі діри і в якому Всесвіті вони живуть. Теорія про білі діри виникла з тих самих рівнянь, що й чорні діри, існування яких вже давно доведено. Можливо, тепер черга за їхніми космічними близнюками.