Досягти швидкості звуку допоможе нескінченна вакуумна енергія: про що йдеться

Після Другої світової війни нідерландський фізик Хендрік Казімір запропонував експеримент. Його ідея полягала в тому, щоб помістити два металеві предмети дуже близько один до одного і зачекати. У результаті вони спонтанно, без будь-якої зовнішньої сили, немов за помахом чарівної палички, повинні просто наблизитися. Чому? Вся справа в необмеженому джерелі вібрації, що знаходиться у вакуумі простору-часу.

Через 25 років фізикам вдалося реалізувати експеримент Казимира, який дав можливість стати свідками прояви квантової теорії реальним, практичним способом. Квантові поля та їх вібрації лежать в основі нашого сучасного розуміння фізики, від субатомних взаємодій до еволюції всього Всесвіту. І завдяки роботі Казимира ми дізналися, що нескінченна енергія пронизує космічний вакуум.

У науковій фантастиці існує безліч ідей, які пропонують використовувати енергію вакууму для живлення зорельотів чи інших типів космічних апаратів. Але ця ідея може стати реальністю, пише Popular Mechanics.

Науковим керівником Казимира був фізик Нільс Бор - один із хрещених батьків квантової фізики. Тому сам Казимир перейнявся симпатією до цієї незвичайної теорії космосу. Але в міру розвитку квантової теорії почали з'являтися доволі дивні припущення про Всесвіт. Квантовий світ дивний, і його гранична дивина зазвичай невидима для нас, оскільки він діє на масштабах, які значно перевищують наше звичайне людське сприйняття чи експериментування.

І Казимир задався ідеєю про те, як ми могли б перевірити ці ідеї. Він відкрив спосіб вимірювання всюдисущих нескінченних квантових полів. Для цього потрібно просто утримувати близько один до одного шматочки металу. Його робота показала, що квантові поля можуть проявлятися поведінкою, яку вчені можуть вимірювати. Робота Казимира також продемонструвала, що дивність квантової поведінки реальна і її не можна ігнорувати, і що тому, що говорить квантова механіка про роботу Всесвіту, якою б дивною вона не була, треба вірити.

Квантові поля здаються потойбічними, але вони цілком реальні

Один із уроків квантового світу полягає в тому, частинки, такі як електрони, фотони, нейтрино тощо, не є тим, чим здаються. Кожна частка, яку ми бачимо в природі, є частиною значно більшої та складнішої сутності. Ці грандіозніші сутності відомі як квантові поля, і поля вбирають кожен шматочок простору і часу.

Для кожного виду частинок є своє квантове поле. Одне – для електронів, інше – для фотонів тощо. Коли поля вібрують, з'являються частки, коли затихають – частки зникають. Тобто те, що ми називаємо частинками, є локалізованою вібрацією квантового поля.

Справжнього вакууму не існує

Квантові поля вібрують постійно, навіть якщо цих вібрацій замало, щоб створити частинку. Якщо ви візьмете коробку і витрусите з неї весь вміст - всі електрони, всі фотони, все нейтрино, все - коробка буде заповнена цими квантовими полями. Оскільки ці поля вібрують навіть ізольовано, це означає, що ящик наповнений невидимою енергією вакууму, яка також відома як енергія нульової точки, — енергією цих фундаментальних вібрацій.

І цих вібрацій існує безліч. І це означає, що справжнього вакууму не існує, він із чогось складається. Скрізь існують квантові поля, що вібрують.

Вчені досліджують потенціал квантових полів

Протягом кількох років вчені вивчали можливість вилучення енергії вакууму. У 2002 році було видано патент на пристрій, який уловлює електричний заряд двох металевих пластин експериментальної установки «Казимир» та заряджає акумуляторну батарею. Пристрій можна використовувати як генератор. "Щоб безперервно генерувати енергію, безліч металевих пластин закріплені навколо ядра і обертається, як гірокомпас", - йдеться у патенті.

У 2009 році Агентство передових оборонних дослідницьких проектів Міністерства оборони США (DARPA) виділило дослідникам 10 мільйонів доларів для вивчення сили Казимира. Прогрес у використанні вакуумної енергії відбувається дуже повільно, але може призвести до появи інновацій в нанотехнологіях, наприклад, у створенні пристрою, здатного левітувати.

В Університеті Колорадо в Боулдері дослідницька група Гаррета Моддела розробила пристрої, що виробляють енергію, «яка, мабуть, є результатом квантових флуктуацій нульової енергії». Створений пристрій, по суті, повторює експеримент Казимира. Він генерує електричний струм між двома металевими шарами, який дослідники змогли виміряти, незважаючи на відсутність електричної напруги.

А сам Казимир був схильний применшувати значення своєї роботи. У своїй автобіографії «Випадкова реальність» Казимир сказав: «Історія мого власного життя не має особливого інтересу». А монументальна стаття 1948 року, присвячена підготовці до експерименту, закінчується простим твердженням: «Хоча ефект невеликий, експериментальне підтвердження не здається неможливим і може представляти певний інтерес».