Техника - молодёжи 1983-10, страница 55
ПРОБЛЕМЫ И ПОИС^» Янского теоретика Р. Фейнмана) олне отдают себе отчет в том, что все время развития научного по->нания не было выдвинуто никакой •Другой гипотезы, претендующей на •становление самого механизма тя--отения. Поглощение компенсирую-дих потоков реальных частиц всегда будет порождать нагрев. Нужен иной подход. ФИЗИЧЕСКИЙ ВАКУУМ? Новейшие физические представления помогут, на наш взгляд, справиться в какой-то мере с трудностями гипотезы Лесажа. Помогут в этом совершенно необычные свойства квантовых систем вырожденного газа и идеальных состояний псевдочастиц, из которых ныне принято строить физический вакуум. Вырожденный газ из частиц с полуцелым спином — фермио-нов — не поглощает энергии при нагревании окружающей среды я в то же время оказывает давление на стенки сосуда! Вакуум предполагают ныне состоящим из квантовых систем, совершающих нулевые колебания — движения при температуре абсолютного нуля. Для систем (осцилляторов), имеющих электромагнитную структуру, эти нулевые колебания отвечают электромагнитному излучению ; кванты такого излучения — безмассовые частицы — называют псевдофотонами, подчеркивая тем самым их отличие от реальных фотонов, излучаемых при переходе с возбужденных состояний атомов. А вообще-то вакуум — носитель квантов излучения, отвечающих нулевым колебаниям всех известных физических взаимодействий, вакуумным флюктуациям всевозможных полей. Отказавшись в начале XX века от эфира, физика стала развивать представления о физическом вакууме на новой, квантовой основе. В каком-то смысле провозглашение эфира несуществующим оказалось, конечно, преждевременным. Несуществующими оказались лишь свойства, которыми наделяла вакуум классическая физика. Правда, и прежде, представляя эфир как физическую среду, заполняющую ьа-куум, обязательно требовали полное отсутствие сопротивления движущихся в нем тел. (Это условие сохраняется и для современных моделей физического вакуума.) Но если раньше допускали принципиальную возможность экспериментального обнаружения движения тел относительно эфира, то современные представления о физическом вакууме, учитывающие общие положения теории относительности, строго ее исключают. Даже само описание псевдочастиц не должно зависеть от выбора системы отсчета, а если при построении какой-то конкретной модели это условие не удовлетворяется, то нарушению инвариантности описания не придают физического смысла, считая его результатом не строгого решения задачи. Населив вакуум квантами нулевых колебаний в виде излучения безмассовых псевдочастиц, движущихся со скоростью света, мы должны постулировать неизменность спектра и интенсивности этого излучения для всех направлений в любых инерци-альных системах отсчета. На первый взгляд это условие выполнить как будто бы невозможно. Ведь если мы в определенной системе координат имеем изотропное излучение, то в любой другой системе, быстро движущейся относительно исходной, неминуемо должна возникать анизотропия: в частности, для встречного движения будут, как мы говорим, расти интенсивность потока и жесткость спектра излучения. Однако имеется одно исключение, при котором нарушения первоначальной изотропии не происходит. Как показывают точные расчеты, если исходное распределение по энергии излучения неограниченно возрастает пропорционально квадрату энергии, то анизотропия не возникает. Кстати, именно к такой зависимости от энергии приводит и квантовая теория для псевдофотонов вакуума и вырожденного газа из реальных нейтрино. Для обеспечения инвариантности описания необходима еще и неограниченность спектра излучения, что допустимо лишь для псевдочастиц вакуума, энергия которых не может быть превращена непосредственно в энергию реальных частиц. Такая форма спектрального распределения в силу требования релятивистской инвариантности должна быть принята для все5с излучений из безмассовых псевдочастиц — псевдофотонов, псевдонейтрино и им подобных, движущихся со скоростью света. Среди таковых можно постулировать и существование частиц с функциями лесажонов. Для них (как и для других частиц, представляющих физический вакуум) уже не будет существовать проблемы нагрева. Однако, для того чтобы они обусловливали гравитационное притяжение, необходимо предположить, что они способны оказывать давление на любой материальный объект подобно частицам вырожденного газа и что поток этих частиц, способных к активному воздействию, весьма незначительно ослабевает "при прохождении через реальные тела. Правда, при таком подходе мало что остается от прежней идеи Лесажа. Фактически мы сам вакуум наделяем способностью действовать на каждую реальную микрочастицу, оказывать гравитационное давление, зависящее от распределения масс окружающих Тел. ФИЗИЧЕСКИЙ ВАКУУМ И ГРАВИТАЦИЯ К новой фундаментальной идее пришли пос-епенно, развивая квантовые представления о физическом вакууме и о реальных свойствах его проявления, связанных о возмущениями идеальной системы реальными телами. Мы уже говорили, что сам вакуум как идеальная среда строится с обязательным условием невозможности его непосредственного наблюдения и неизменности описания в различных движущихся относительно друг друга системах координат. Поэтому физиков мало беспокоят возникающие бесконечности в энергетическом спектре частиц, составляющих вакуум, и в плотности его энергии. Гораздо важнее исчезновение этих бесконечностей в эффектах, связанных с изменением свойств вакуума реальными телами и частицами. Идеальному, невозмущенному вакууму по самому определению этого понятия присуще наинизшее энергетическое состояние. Неважно, что в теоретическом описании этому скрытому наинизшему состоянию отвечает бесконечно большая плотность энергий. Здесь скорее вынужденное неудобство размещения начала Ьтсче-та, своеобразного нуля энергетической шкалы для реально измеряемых величин. Важно, что во всех других возможных состояниях происходит дополнительное приращение энергии, сопряженное с эффектами возмущения реальными физическими объектами. Признание физического смысла нулевых вакуумных колебаний — важнейшее достижение экспериментальной и Теоретической физики конца сороковых годов нашего столетия. Когда радиоспектроскопические методы исследования энергетических уровней атомов водорода позволили обнаружить энергетические сдвиги, не Описываемые обычной квантовой теорией, квантовая электродинамика смогла успешно объяснить их Взаимодействием электрона атома с нулевыми вакуумными флюктуациями электрон-позитрон-ного «фона». Так впервые возникла практическая потребность в описании физических свойств пустоты. Ненаблюдаемый сам по себе вакуум незначительно, но вполне определенно изменяет движения электронов в атомах. В 1948 году обратили внимание и на возможность проявления других свойств электромагнитного вакуума, связанных с нулевой энергией псевдофотонного поля. В пространстве 4* 51 |
