Вакуум: поняти и сущность

     -- быть элементом, элементарной  структурой объекта;   

     -- быть всеобщей;   

     -- выражать сущность предмета в  неразвитом виде;   

     -- содержать в себе в неразвитом  виде противоречия предмета;   

     -- быть предельной и непосредственной  абстракцией;   

     -- выражать специфику исследуемого  предмета;   

     -- совпадать с тем, что было  исторически первым в реальном развитии предмета.   

       Далее, рассмотрим все вышеперечисленные  свойства исходной абстракции  применительно к вакууму.   

       Современные знания о физическом  вакууме позволяют сделать вывод  о том, что он удовлетворяет  всем вышеперечисленным признакам исходной абстракции. Физический вакуум является элементом, частицей любого физического процесса. Причем эта частица несет в себе все элементы всеобщего, пронизывает все стороны исследуемого предмета. В любой физический процесс вакуум входит как часть, причем как конретно-всеобщая часть целостности. В этом смысле он является и частицей и всеобщей характеристикой процесса (удовлетворяет первым двум пунктам определения).   

       Абстракция должна выражать сущность  предмета в неразвитом виде. Физический вакуум принимает непосредственно участие в формировании и качественных, и количественных свойств физических объектов. Такие свойства, как спин, заряд, масса, проявляются именно во взаимодействии с определенным вакуумным конденсатом вследствие перестройки физического вакуума в результате спонтанного нарушения симметрии в точках релятивистских фазовых переходов.   

       Говорить о заряде или массе  какой-либо элементарной частицы  вне связи ее с вполне определенным  состоянием физического вакуума  не представляется возможным. Следовательно, физический вакуум содержит в себе в неразвитом виде противоречия предмета, а значит и по четвертому пункту отвечает требованиям исходной абстракции.   

       Согласно пятому пункту, физический  вакуум, как абстракция, должен выражать специфику явлений. Но согласно вышесказанному, специфика того, или иного физического явления оказывается обусловленной определенным состоянием вакуумного конденсата, входящего как часть в данную конкретную физическую целостность. В современной космологии и астрофизике также сформировалось мнение, что специфика макросвойств Вселенной определяется свойствами физического вакуума. Глобальной гипотезой в космологии является рассмотрение эволюции Вселенной из вакуумного состояния единого суперполя. Это идея квантового рождения Вселенной из физического вакуума. Вакуум здесь является "резервуаром" и излучения, и вещества, и частиц.   

       В теориях касающихся эволюции  Вселенной, содержится одна общая  черта - стадии экспоненциального  раздувания Вселенной, когда весь мир был представлен только таким объектом, как физический вакуум, находящийся в нестабильном состоянии. Инфляционные теории предсказывают наличие основной структуры Вселенной, что является следствием различных типов нарушения симметрий в разных мини-Вселенных. В разных мини-Вселенных могла осуществляться компактификация исходного единого Н-мерного пространства Калуци-Клейна различными способами. Однако условия, необходимые для существования жизни нашего типа, могут осуществляться лишь в четырехмерном пространстве-времени. Таким образом, теория предсказывает множество локальных однородных и изотропных Вселенных с различными размерностями пространства и с различными состояниями вакуума, что еще раз указывает на то, что пространство-время есть лишь способ существования вполне определенного вакуума.   

       Исходная абстракция должна быть  предельной и непосредственной, т. е. не опосредоваться другим. Исходная абстракция сама есть  отношение. В связи с эти  следует заметить, что имеет место  "оборачивание" физического вакуума: в своем самодвижении, порождая моменты самого себя, физический вакуум сам же оборачивается частью этого момента. Всевозможные вакуумные конденсаты играют роль макроусловий, по отношению к которым проявляются свойства микрообъектов. Следствием оборачивания вакуума при его самодвижении является физическая неразложимость мира, выражаемая в том, что в основании каждой определенности, каждого физического состояния лежит конкретный вакуумный конденсат.   

       Последним признаком, предъявляемым к исходной абстракции является требование совпадения ее в общем и целом (в онтологическом аспекте) с тем, что было исторически первым в реальном развитие предмета. Иными словами, онтологический аспект сводится к вопросу о вакуумной стадии космологического расширения Вселенной в окрестностях Большого взрыва. Существующая теория предполагает существование такой стадии. В то же время имеется и экспериментальный аспект вопроса, ибо именно на вакуумной стадии происходит целый ряд физических процессов, итогом которых является формирование макросвойств Вселенной в целом. Следствия этих процессов можно наблюдать экспериментально. Можно сказать, что онтологический аспект проблемы находится в стадии конкретного теоретического и экспериментального исследования.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Свойства  физического вакуума

     Понятие «физический вакуум» является одним  из основных в том смысле, что  его свойства определяют свойства всех остальных состояний, так что  любой вектор состояния в представлении  вторичного квантования может быть получен из вакуумного действием на него оператора рождения частиц. Однако это не означает, что данная процедура приводит к рождению реальных частиц непосредственно физическим вакуумом; скорее всего, она необходима для описания сложных и многообразных взаимопревращений переменного числа частиц в нем, связанных с неустойчивым и не самоподдерживающимся наличием.

     Анализ  некоторых парадоксальных свойств  физического вакуума, приведенных  выше, позволяет сформулировать его  принципиальные отличия от аристотелевой  реальности, обладающей устойчивым содержанием, формой и упорядоченностью на длительное время и подчиняющейся классической двузначной логике с ее принципом исключенного третьего. К этим отличительным особенностям физического вакуума можно отнести следующие:

     1) ненаблюдаемость на вещественном уровне, связанную с отсутствием реальных частиц и наличием нового типа временного порядка – «дискретной темпоральности» (порождаемой совокупностью несвязанных и непротяженных временных элементов), стоящей вне темпоральности актуально существующего бытия;

     2) участие во взаимодействиях элементарных  частиц, во многом определяющих  их свойства, понимание которых  необходимо для описания следующих  явлений: радиационных эффектов  в квантовой электродинамике,  спонтанного нарушения симметрии в физике электрослабых взаимодействий, экспоненциального расширения («инфляции») Вселенной и т.д.;

     3) виртуальность существования («мерцающая  реальность»), характеризуемую категорией  бесконечного и обнаруживаемую  через косвенные эмпирические  данные;

     4) поляризацию внешним полем (электромагнитным, гравитационным), в результате которой  физический вакуум приобретает  отличную от нуля плотность  энергии, что чрезвычайно важно  на ранних этапах эволюции  Вселенной; 

     5) относительное «ничто» и в  то же время потенциальное «все»: с одной стороны, отсутствие большинства конкретных свойств и ограничений (в нем актуально ничего нет), присущих обычным видам материи, а с другой – возможность трансформироваться в результате некоего фазового перехода из первоначальной сингулярности виртуально неисчерпаемой «бездны» (нулевых состояний полей) в эмпирическое бытие различных форм материи;

     6) многоликость: так, в стандартной  формулировке квантовой электродинамики  физический вакуум обладает свойствами  диэлектрика, в модели Голдстоуна (являющейся примером спонтанного нарушения калибровочной инвариантности для бозечастиц) он подобен сверхтекучей жидкости, а в теории Вайнберга – Салама – сверхпроводящей плазме и т.д.

     Ну  а теперь перечислим и сами свойства физического вакуума. Сначала (пп.1-12) коротко отметим те свойства, которые известны в современной теории явно и не явно (в последнем случае это, когда проявления известны, но ранее не относились к вакууму):

     1) Вакуум подвержен воздействию  гравитационного поля и это  характеризуется гравитиционной постоянной G .

     2) Вакуум не имеет проводимости d = 0 .

     3) Вакуум не несёт действительных  электрических зарядов r = 0 .

     4) В вакуумной среде обеспечивается  постоянная скорость распространения  электромагнитных волн, равная скорости света с.

     5) В вакууме скорость движения  частиц вещества не может превышать скорость света с.

     6) Вакуум обеспечивает в своей  среде распространение электромагнитных колебаний (как в бегущей, так и в стоячей волне) по гармоничному закону, то есть по закону sin и cos .

     7) В вакууме переменное электрическое  поле вызывает возникновение  переменного магнитного поля  и, наоборот, переменное магнитное  поле вызывает возникновение  электрического поля; это описывается уравнениями: дD / дt = rotH , -дВ/дt = rotE .

     8) В вакууме магнитные и электрические силовые линии либо замкнуты, либо уходят в бесконечность и это описывается уравнениями: div E = 0 , div H = 0 .

     9) Вакуумная среда характеризуется  для электрического поля диэлектрической  проницаемостью eо .

     10) Вакуумная среда характеризуется для магнитного поля магнитной проницаемостью mо .

     11) Вакуум может подвергаться энергетическим  возмущениям, которые могут возникать  либо в виде отрезков ( квантов  ), либо как бесконечная электромагнитная волна.

     12) Особое состояние вакуума в виде квантов характеризуется фундаментальной постоянной Планка, которая раскрывает энергетическую сторону возмущения вакуума. Как правило, такие свойства проявляются вблизи экстремальных состояний вакуума. Вдали же от них вакуум действительно похож на пустое пространство. Экстремальные условия проявляются в той или иной степени тогда, когда параметры, характеризующие то или иное возмущение вакуума как среды приближаются к размерам «фундаментальной длины», то есть к размерам в районе 10 -20 см., либо когда скорости движения объектов приближаются к скорости света. Коротко изложим их:

     13) Для сверхвысоких частот электромагнитных  возмущений вакуума, то есть  для частот, когда длина волны приближается к размерности «фундаментальной длины», вакуум может создать такие условия, что в его среде возникают устойчивые «стенки». Такие стенки являются границами отражения для особой стоячей волны возмущённого вакуума и тем самым они определяют возникновение элементарных частиц.

     14) Эти «стенки» представляют собою не что иное, как реакцию среды, то есть реакцию вакуума, и они проявляются как поля самоиндукции.

     15) В вакууме магнитное поле более проявимо, чем электрическое. Хотя электрическое поле Е и магнитное поле Н равноправны (это же утверждают уравнения Максвелла ), но в то же время, после возникновения каждого из них, проявимость их в вакууме становится различной. Об этом говорит сравнение eо и mо в безразмерной системе единиц СГС, что ранее и приводилось в этой книге.

       Ранее мы отмечали, что в окружающем нас материальном мире магнитное поле более проявимо, чем электрическое поле. Это утверждение воспринимается некоторыми учёными с недоверием, а между тем это объективный факт, зафиксированный физическими приборами и многочисленными опытными данными. Ведь установлено, что магнитная проницаемость вакуума, которая характеризует магнитные свойства этой среды, равна m о =1,257 ´ 10-6 гн/м, а электрическая проницаемость вакуума, которая в свою очередь характеризует электрические свойства среды, равна eо =8,85 ´ 10-12 ф/м.

     Как сопоставить их? Для этого надо поставить их в одинаковые условия. То есть надо выбрать такую систему единиц, при которой фарада и генри были бы сопоставимы. Есть такая система - это система единиц СГС, система Гаусса. В этой системе фарада и генри выражаются через единицу длины, а именно: 1ф=9 ´ 10 9 м, 1гн=107м. Подставив их значения, получим в безразмерных единицах mо =12,57, а eо =0,08. Теперь имеем право сравнить их, то есть разделить mо на eо. При этом получим: mо / eо =157 раз.  
Значит, чтобы добиться от электрического поля такой же эффективности, какую в окружающем нас мире даёт магнитное поле, надо на 2-3 порядка уменьшить расстояние взаимодействия объектов, излучающих сопоставимые поля, а если это не линейные, а объёмные размеры, то уменьшить надо на 6-8 порядков. Это значит, что развитие и освоение свойств электрического поля необходимо ожидать с развитием техники и технологии в сторону милли- и микро-технологий.

Новое понимание сущности физического вакуума