Существует ли «ничто» с точки зрения физики?

18 584 просмотра
Об авторе

Космос

Если убрать все из части Вселенной, что останется? Можно подумать, что «ничего», но это не так. Можно убрать все частицы и античастицы подальше, все возможные типы излучения, всю кривизну пространства и рябь гравитационных волн — и остаться в совершенно пустом пространстве, где не с чем иметь дело. Действительно ли перед вами будет «ничего»? Или что-то все-таки будет?

Обычно такое состояние называют квантовым вакуумом. Это самое низкое энергетическое состояние пустого пространства. И удивительно, но квантовая физика учит нас, что нулевая энергия, или базовое состояние Вселенной, на самом деле не является нулевой. Напротив, это конечное, положительное  значение, которое:

  • было измерено наблюдательно — благодаря эффектам темной энергии — и составило примерно эквивалент массы покоя энергии одного протона на кубический метр;
  • и теоретически рассчитано, в меру наших способностей, что оно должно быть в 10120 раз выше этого значения.

Не будет преувеличением сказать, что мы понимаем физику «ничего» достаточно хорошо и что у нас нет хорошего объяснения того, почему эта нулевая энергия не уменьшается и не улетучивается (да и вообще не меняется) со временем.

Космос

В ближайшие несколько десятилетий космический обсерватории — вроде космических обсерваторий ЕКА «Эвклид» и грядущей миссии WFIRST NASA — смогут ограничить погрешность константы этой нулевой энергии в пространстве-времени до 1%. (Пока это 8%). Измеряя, как Вселенная расширялась на протяжении своей истории в самых разных местах и на самых разных расстояниях от нас, мы сможем подтвердить, что нулевая энергия Вселенной везде одинакова.

Но будет ли это эквивалентно «ничего»? И что более важно, так это наше понимание и восприятия природы «ничего»: иллюзия или ключ к пониманию важнейших секретов Вселенной?

Космос

Физики Лаура Мерсини-Хоутон и Джон Эллис, а также философ Джеймс Лейдимен недавно обсудили эту тему на собрании Institute of Art and Ideas в США. Проблема в том, что хотя это не иллюзия, мы не можем договориться на тему того, что понимать под «небытием» (в значении «ничего», «пустоты»). А именно:

  • Это базовое состояние энергии, которое могло быть в прошлом (например, значительно выше)? Во время космической инфляции, например.
  • Это состояние за пределами пространства и времени, из которого, собственно, и возникает пространство-времени (из истинного состояния пустоты)? Существует ли вообще такое состояние и будет ли его существование осмысленным?
  • Это состояние пустоты во Вселенной, которое может отличаться от подобного состояния в другом кармашке мультивселенной?
  • Или же это космический вакуум, со всей его виртуальной энергией и который может меняться в зависимости от того, что в нем?

Как-то странно полагать, что «наша пустота» может быть совсем не такой «пустотой» где-нибудь еще, в других местах.

Но ведь мы думаем, что именно с этого начался Большой Взрыв! При переходе с более высокой нулевой энергии к более низкой, расширяющаяся Вселенная, наполненная энергией, присущей самому пространству, перешла в более низкое состояние, и этот переход привел к созданию всей материи, антиматерии и излучения в нашей Вселенной. Возможно даже, что в будущем нас ждет другой подобный переход, с уже другим, более холодным, Большим Взрывом.

Правда, такие рассуждения мало нас радуют. Эта «физика ничего» звучит как физика чего-то. Когда мы хотим понять ничто, наши представления выводят нас за пределы пространства, еще до рождения Вселенной, иначе какой в этом смысл? Как можно говорить о чем-то «за», когда у вас нет пространства? Как можно понять, что такое «до», если времени нет?

Космос

И каким бы это «ничего» ни было, в нем заключена целая Вселенная.

Многие физики утверждают, что невозможно ничего понять основательно, пока мы не поймем, что такое «ничто». Потому что мы не понимаем, откуда возникают фундаментальные законы, если не понимаем, какие фундаментальные законы управляют природой пустого пространства.

Таким образом, мы можем сказать, что наша Вселенная действительно взялась из небытия, из пустоты, из ничего, и ее конечное состояние может асимптотически стремиться к небытию по истечении длительного промежутка времени. Но лишь в том случае, если принять наше описание физического «ничто» за истинное ничто. Это определение «ничто» само по себе не может зависеть от нашего определения пространства, времени и «правил» Вселенной; физикам, философам и прочим не обязательно договариваться на этот счет. Просто не существует физического эксперимента, который позволит нам сказать: хех, похоже, мы, наконец-то, превратили это в ничто.

Но есть вещи, в которых мы уверены наверняка: мы существовали не всегда; мы будем существовать не всегда; мы существуем сейчас. Независимо от того, что такое «ничто», мы все являемся чем-то. И все в той или иной степени вышло из ничего, чем бы это ничто ни было. И насколько мы понимаем Вселенную, однажды она вернется в состояние бесконечной физической пустоты. Но какой будет природа этой конечной «пустоты» — на этот вопрос мы пока не ответили.

Существует ли «ничто» с точки зрения физики?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

94 комментария

  1. arni_es

    Существует ли физика как объективная наука? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • Riccard

      А как по твоему летают ракеты и самолет. Ответ - да. Следующий!

      • Parsek

        Ракеты иногда падают....
        Физика и космология это не одно и тоже! Физика объективна, космология же шаманство!

        • Riccard

          Космоло́гия (космос + логос) — раздел астрономии, изучающий свойства и эволюцию Вселенной в целом.

          А астрономия и астрофизика это часть физики.

          • Bit

            В этом случае космогония.
            Космология же, действительно, шаманство, т.к. вопросов много ответов мизер.

        • Aldo

          Вы блин физику учили в школе? Ракету, ее траекторию, динамику и все остальное сначала на бумажке расписывают. Или вы считаете это всё методом тыка делается? Мозг включите. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

          • Cool

            Методом тыкания ракета тоже полетит, только время надо. Жизнь ведь методом тыкания появилась, а полет ракеты куда проще жизни. Завезите метал на космодром и все будет, наши прапра....правнуки увидят взлет. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

            • Aldo

              Бред это всё "тоже полетит", (отправлено из приложения Hi-News.ru)

            • Riccard

              Ты вообще знаешь, что такое физика, планирование траектории, уравнение для ракет и прочие?

              Школьники реально задолбали нести ахинею в комментариях.

              • Cool

                А ты знаешь что такое биология? Твои траектории и уравнения ничто по сравнению с ней, и жизнь создалась методом тыкания, вспомни школу. Так что для ракеты это чепуха взлететь без людей... только метала побольше навезти надо и ждать.

                • Aldo

                  Ну вы даете ребята... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

                • Riccard

                  Биология это часть физики. И ракеты это физика. Мне кажется, что COOL это троль или очень тупой школьник

                  • Cool

                    Я не троль, я просто думаю немного дальше. Если космонавт в ракете создался случайно (методом тыкания), тогда почему ракета не создастся методом тыкания? Надо просто много времени, и больше ничего. Все очень просто, так нас учили в школе.

                    • Bit

                      В воскресной школе?
                      Потому что на Юпитере, Солнце, Меркурии, Марсе, Луне и т.д. и т.п. методом тыка не возникают ракеты. На то она и жизнь, чтоб самоорганизоваться. На то они и неодушевленные предметы, что не могут саморганизоваться.

                      • Bit

                        Если ракета самоорганизуется из кучи металла, то это не ракета, а форма жизни на основе железа...

                      • Cool

                        А когда и как материя стала одушевленной? Ведь до одушевленния она была неодушевленной. То же самое может стать и с кучей метала... ))) Одушевленная ракета полетела в космос. )) Я не смеюсь, а просто думаю в рамках эволюции.

                        • Bit

                          Трансформеров пересмотрели?
                          Металл, как неотъемлемый компонент жизни уже включен в нее. Но ни один живой организм не состоит из только углерода, только азота или только фосфора (и т.д.)
                          Возможность самоорганизации "живого" из большого скопления одного элемента предусмотрена в религии, но не эволюции, про которую вы упоминали.

                    • Aldo

                      Не с кем разговаривать (отправлено из приложения Hi-News.ru)

                      • Bit

                        Потому что вы, ALDO, не поняли, что человек имел в виду абиогенез, вот только с одной ошибкой. Он предполагал, что этот процесс возможен с лишь одним хим.элементом.

                        • Aldo

                          Бит, поверь, я более чем точно понимаю ваши мысли, можешь не переживать на этот счёт, просто есть вещи, которые не понять, не сделав кучу работ и не получив полного реального образования, так что я на школоту не обижаюсь ,) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

                          • Bit

                            ALDO, дак надо человеку объяснить что к чему, направить на путь истинный )))
                            Я, право, и сам не прочь немного порассуждать на тему альтернативной физики/биологии, но все же для понимания элементарных вещей не обязательно вдаваться в тонкости, достаточно и основ...

              • Dasha2000

                Че сразу школоло?
                Я, дрпустим все фазы взлета ракеты знаю! И
                Много чего об орбитах!
                Например: геостационарная -35700 км
                Мусорная орбита- 150 км. - слетает с нее весь мусор за пару дней( тормозится об атмосферу).
                А ну скажите мне: что такое Опорная орбита?
                И когда включается разгонный блок?( вторая ступень)?

  2. uran

    Как только человек берётся оценивать окружающую его действительность, так это описание становится субъективным. И объективным это описание будет условно, поскольку будет понятно только узкому кругу, а остальные будут лишь наблюдателями. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  3. uran

    Про "ничто". Рассмотрите это в бесконечности и увидите, что в - и + направлениях всегда будет что-то, вопрос лишь в уровне развития способности это найти. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  4. uran

    А звучит классно: "Что ты ищешь?", "Ничего". (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  5. uran

    Да, забыл сказать тов. Хелю. Побольше таких материалов, но уже без гиф.анимаций. Мобильная тулза перезапускается на этом месте статьи, приходится читать на ноуте. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  6. Samwel Pogosyan

    Автор неправильно формулирует понятие квантового вакуума.Если убрать все квантовые поля/частицы и античастицы/ ,а также гравитационные поля,то на самом деле останеться абсолютная пустота,даже пространство будет отсутствовать,поскольку,по Эйнштейну:пространство -это поле гравитационных волн...если убрать это пространство,то где и как могут существовать виртуальные частицы...

  7. DeusEx

    Человеку дается 3 заведомые лжи, он должен выбрать из них "истину". Учитесь, товарищи, управлять массами.

  8. Aldo

    Я конечно не физик, но важно понять изменяется ли энергия "пустого пространства" во времени, потому что логично предположить, что если да, то это есть следствие инфляции, а если нет, то хз что это такое тогда :) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  9. elias

    Есть, по крайней мере, два вида "ничто". Первое, это "nihil negativum" - абсолютное ничто. Оно, конечно, не существует и его физически нельзя получить никаким способом. Оно - абстракция. Еще Парменид сказал, что бытие есть, а небытие нет и не может быть. Другое "ничто" это "физическая пустота" /"квантовый вакуум"/, о котором и автор толкует. Но думаю, что все проблемы с исследованием и описанием "квантового вакуума" происходит из-за неправильного смешивания понятий первого и второго вида "ничто". Физики начали философствовать, а философы - промотировать "оригинальные" физические концепции. "Все смешалось в доме современной физики".

    • Aldo

      + тебе ) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • Parsek

        всем

      • elias

        Дорогой, ALDO, тебе пора исчезнуть как ALDO MORO ))

        • Aldo

          Я не понял аналогии (отправлено из приложения Hi-News.ru)

          • elias

            Я тоже не понял твой пост "+ тебе"....

            • Aldo

              Это значит "плюс тебе", то есть я согласен полностью (отправлено из приложения Hi-News.ru)

              • elias

                Тогда, приеми мои извинения! Я подумал, что "+ тебе" означает, что причисляешь меня к тем физикам и философам в чьих мозгах все смешалось -)) /видимо, давно по форумах не объявлялся/. Поэтому пошутил неуместно с твоим ником. ALDO MORO, как наверное знаешь, был премиером Италии в 70-х годах прошлого века. Однажды он исчез /терористы похитили и убили его/ и тогда пошла подобная не очень уместная шутка. Когда встречались друзья, давно не видавшихся, они говорили друг другу "Ты исчез как Алдо Моро!" Такие дела...

  10. Khius

    Поиск знаний завершён, поиск порнухи продолжается! (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  11. 223231

    Процесс пошел, мы наконец началии работать над этой задачей, скоро все закончится и мы выберемся отсюда. Другой вопрос куда?

  12. Alex.Arhimtyros

    Есть хорошая книга на эту тему "Вселенная из ничего" Лоуренса Краусса. В действительности наше определение для значения "ничто" это сугубо наше определение, и ничего более. У вселенной на это другие взгляды.

  13. kot777

    Аминь (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  14. Joe

    Если нашли что-то в вакууме размером около кубического децеметра, это еще ничего не доказывает (нас пронизывают всевозможные волны, излучения, поля, частицы). Где доказательства, что то же самое будет в полном вакууме размером со вселенную? И чем это измерить без использования полей и материи? Как по мне - тема сакс (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  15. zestxvn

    Наверное Ничто не может существовать, т. к. если бы существовало, то и было бы Ничем всегда. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • zestxvn

      Ведь смысл появляться чему-то,если можно не быть ничем, что намного проще.
      Надеюсь, кто-то поймет. Вроде не сложно написал. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • RodionX

      С другой стороны, а что если ничего никогда не существовало, а всегда было что-то...

      Короче только ради разгадки тайны Вселенной стоит жить и развиваться дальше. Не ради новых тачек или смартов, не ради загорания на пляже. Это все сопутствующие мелочи. Что ЭТО и откуда все ЭТО вот это самое интересное в жизни, пожалуй.

  16. ElkTheSenior

    Абсолютное ничто, конечно-же, в лабораторных условиях - невозможно. Дело в том, что у коллапса абсолютного ничто не было даже мгновения, когда то схлопнулось в себя и во вне - одновременно, создав одномерную поверхность. Соответственно, у Вселенной не было никакого "начало". Вселенная существовала всегда, притом в единственном варианте и с единственно возможными законами физики.

    Представьте себе одномерную брану, идеально округлой формы (другой формы быть не может по характеру коллапса), которая вибрирует с невероятной интенсивностью, создавая тем самым, свою виртуальную копию, относительно себя, в трёх псевдо-измерениях, до планковских масштабов, где вибрация (статичная вибрация) уже вполне различима.

    Сомневаюсь, что мы когда-либо сможем воссоздать этот "природный" эффект.

  17. uran

    А ещё нуль бывает разный :) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  18. ElkTheSenior

    А раз гипотезу невозможно будет проверить, то полагаю, в будущем, будут иметь место быть, такие понятия как - научный догматизм. Где индивидуум будет выбирать не религию, а понравившуюся тому "научную" гипотезу.

    • Bit

      Это есть.

    • Aldo

      Нафига её выбирать? Научный метод не так работает - ты либо доказываешь, либо нет, а всё остальное остается гипотезой до скончания времен и даром никому не далось париться и выбирать. Гипотезы нужны чтобы оформить мысль и идею для дальнейших исследований. Вы все как с луны свалились. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  19. KamilH

    Познание окружающего нас мира носят абстрактный и субъективный характер, вне зависимости от того, каким методом мы исследуем мир.
    На самом деле, физическая реальность не «подозревает» о существовании понятия пространство-времени. Но тем не менее, человек в силу своей разумности, наделяет этой характеристикой окружающее его пространство.
    В более общем определении, можно сказать, что неоднородность пространства есть Расстояние, изменение состояния пространства есть Время.
    Исходя из этого, можно прийти к пониманию абсолютной пустоты: 1. Когда скорость процессов равно бесконечности; 2. Когда скорость процессов равна нулю. Математически, абсолютная пустота должна удовлетворять следующей формуле 0=∞.
    Иными словами, движение создает пространство, отсутствие движения есть пустота.

  20. GEMINI

    время, время твердят! А что такое время хоть кто- нибудь скажет?!? Скорость света - предел твердят! А что, есть приборы , которые могут регистрировать скорость больше? Нету!!! Что бы узнать о другом измерении, нужно отказаться от одного, которое якобы знаем( время например). И уж точно, Пустоты не существует! Того, что мы не видим и не регистрируем косвенно, НЕ ЗНАЧИТ что там нет ни чего. Слепой не видит летящий птицы, а она существует). Из видящей нами пустоты можно извлечь энергии столько, сколько и не снилось! (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Bit

      Дело не философских умозаключениях, а в возможности существования абсолютной пустоты.

    • Riccard

      Из какой палаты тебя выпустили? Про скорость света и почему быстрее ничего нету учат в школе. Попробуй туда сходить

      • GEMINI

        RICCARD,смешной ты однако. Так попробуй ка объясни мне неучу, почему не может быть быстрее света??? Вижу ты научен в школе (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • GEMINI

        Может тебя в школе еще чему научили ? Например что такое само понятие электрический ток , а не то что он может зажечь лампочку (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • GEMINI

        К твоему сведению: Любая cкорость измеряется прибором! Земные приборы на данный момент ограничены той же скоростью, если бы мы умели управлять большими скоростями, то и измеряли бы больше скорости 299 800 000 м/с. Умник, может пояснишь, ПОЧЕМУ именно не может быть быстрее скорости света, ты веришь Энштейну? Ах, да, научили же в школе! (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • Bit

          Вы не поняли. Гипотетически, имеются скорости выше скорости света (ответ математика), но фотон, частица света, не может двигаться быстрее 300 т. км/с, это ее предельная скорость (ответ физика).

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.