Энергетический феномен вакуума (стр. 1 из 8)

– 2

Косинов Н.В., Гарбарук В.И., Поляков Д.В.

Контакт с авторами

Аннотация

В настоящей работе развиваются идеи, изложенные в статье "Энергетический феномен вакуума"[1]. Исследуется природа физического вакуума и рассматриваются требования, при удовлетворении которым физический вакуум может быть отнесен к наиболее фундаментальному виду физической реальности. Показано, что физический объект, претендующий на фундаментальный статус, должен обладать свойством непрерывности. В этом случае он обладает наибольшей общностью и не имеет ограничений, свойственных множеству объектов и явлений, имеющих вторичный статус. Физический вакуум, обладающий свойством непрерывности, расширяет класс известных физических объектов. Вещество и вакуум соотносятся между собой как взаимодополняющие и взаимосвязанные противоположности, они находятся в отношениях дополнительности, соответствующих принципу дополнительности Н. Бора.

Приведены новые физические феномены, которые, по мнению их авторов, не имеют объяснения или демонстрируют возможности физического вакуума. Авторы настоящей статьи приводят результаты своих экспериментов по однопроводной и беспроводной передаче энергии, по вихревому движению электропроводной жидкости в магнитном поле и по необычному поведению плазмы. В частности, приведены результаты экспериментов показывающих наличие регулярных структур в плазме.

1.Загадка природы физического вакуума.

Стимулом стойкого интереса к физическому вакууму является надежда ученых на то, что он откроет доступ к океану экологически чистой вакуумной энергии. Очевидно, что эти надежды не беспочвенны. В рамках квантовой электродинамики теория указывает на реальность существования в физическом вакууме "океана" энергии. Плотность энергии вакуума W определяется соотношением [2]:

,

где: h – постоянная Планка, a – коэффициент, ν – частота.

Отсюда следует, что энергия вакуума может быть очень большой. Однако, вследствие высокой симметрии вакуума, непосредственный доступ к этой энергии весьма затруднен. В результате, находясь, по существу, среди океана энергии, человечество вынуждено пользоваться только традиционными способами ее получения, основанными на сжигании природных энергоносителей. Тем не менее, при нарушении симметрии вакуума доступ к океану энергии возможен. Поэтому внимание исследователей привлекают новые физические эффекты и феномены в надежде на то, что они позволят заставить физический вакуум "работать".

При достижении критического уровня возбуждения физический вакуум порождает элементарные частицы – электроны и позитроны. Поэтому многих исследователей интересует способность вакуума генерировать электроэнергию. Эффект Казимира указывает на возможность извлечения механической энергии из вакуума. Достижению реальных результатов, в плане практического использования энергии физического вакуума, мешает отсутствие понимания его природы. Загадка природы физического вакуума остается одной из серьезных нерешенных проблем фундаментальной физики.

По современным представлениям в основе всех физических явлений лежат квантованные поля. Вакуумное состояние является основным состоянием любого квантованного поля. Отсюда следует, что физический вакуум является самым фундаментальным видом физической реальности [3]. В настоящее время преобладает концепция, в рамках которой считается, что вещество происходит из физического вакуума и его свойства проистекают из свойств физического вакуума. Я. Б. Зельдович исследовал даже более амбициозную проблему – происхождение всей Вселенной из вакуума [4]. Он показал, что твердо установленные законы Природы при этом не нарушаются. Строго выполняются закон сохранения электрического заряда и закон сохранения энергии. Единственный закон, который не выполняется при рождении Вселенной из вакуума – это закон сохранения барионного заряда. Остается непонятным, куда подевалось огромное количество антивещества, которое должно было появиться из физического вакуума. Поэтому решение проблемы физического вакуума представляет интерес, как для фундаментальной науки, так и для прикладных исследований. Несмотря на большой интерес к нему, физический вакуум по-прежнему остается загадочным объектом, которому, тем не менее, наука определяет наиболее фундаментальный статус.

2. Философские проблемы вакуума.

В ряде философских концепций в качестве основы мира рассматривается "ничто", или "содержательная пустота". При этом подразумевается, что именно "относительное ничто", лишенное конкретных свойств и ограничений, присущих обычным физическим объектам, должно обладать особой общностью и фундаментальностью и, таким образом, охватывать все многообразие физических объектов и явлений. Философы древнего Востока утверждали, что наиболее фундаментальная реальность мира не может иметь никаких конкретных характеристик и, тем самым, напоминает небытие [3]. Очень похожими признаками ученые наделяют физический вакуум [3]. При этом, физический вакуум, будучи относительным небытием и "содержательной пустотой" является вовсе не самым бедным, а наоборот, самым содержательным, самым "богатым" видом физической реальности [3]. Считается, что физический вакуум, являясь потенциальным бытием, способен породить все множество объектов и явлений наблюдаемого мира.

Несмотря на то, что актуально физический вакуум ничего не содержит, он содержит все потенциально. Поэтому, вследствие наибольшей общности, он может выступать в качестве онтологической основы всего многообразия объектов и явлений в мире. В этом смысле, пустота – самая содержательная и наиболее фундаментальная сущность. Такое понимание физического вакуума заставляет признать реальность существования не только в теории, но и в Природе и "ничто" и "нечто". Последнее существует как проявленное бытие – в виде наблюдаемого вещественно-полевого мира, а "ничто" существует как непроявленное бытие - в виде физического вакуума. Поэтому, непроявленное бытие, при распространении этого понятия на физический вакуум, следует рассматривать как самостоятельную физическую сущность, которую необходимо изучать.

Физический вакуум непосредственно не наблюдается, но проявление его свойств регистрируется в экспериментах. К вакуумным эффектам относятся: рождение электронно-позитронной пары, эффект Лэмба-Резерфорда, эффект Казимира. В результате поляризации вакуума электрическое поле заряженной частицы отличается от кулоновского. Это приводит к лембовскому сдвигу энергетических уровней и к появлению аномального магнитного момента у частиц. При воздействии на физический вакуум фотона с высокой энергией в поле ядра возникают вещественные частицы – электрон и позитрон. Эффект Казимира указывает на возникновение сил, сближающих две пластины, находящиеся в вакууме. Эти эффекты указывают на то, что вакуум является реальным физическим объектом.

3. Физические феномены.

3.1. Экспериментальное наблюдение нарушения второго закона термодинамики.

Ученые из Австралийского национального университета опубликовали сообщение [5] об экспериментальном подтверждении закона уменьшения энтропии [6]. Они обнаружили, что на малых временных интервалах траектории частиц микронных размеров явно указывают на уменьшение энтропии. В эксперименте исследовалось поведение системы коллоидных частиц микронного размера, находящихся в воде, в оптической ловушке, созданной сфокусированным лазерным лучом. При этом с высокой точностью отслеживалось положение частиц. При выключенном лазере частицы совершали броуновское движение, однако при включении лазера на них начинала действовать сила, направленная в область максимальной интенсивности света. Было установлено, что на коротких временных интервалах траектории частиц соответствуют уменьшению энтропии, тогда как на больших - секундных интервалах, таких траекторий практически не наблюдается. Это первое прямое наблюдение нарушения второго закона термодинамики [6]. По нашему мнению, этот эксперимент подтверждает установленный Климонтовичем Ю.Л. закон уменьшения энтропии для открытых систем [7].

3.2. Закон уменьшения энтропии Климонтовича. S-теорема Климонтовича.

В термодинамике основным законом является закон возрастания энтропии. В изолированной системе происходит эволюция к равновесному состоянию. При этом энтропия системы монотонно возрастает и остается неизменной при достижении равновесного состояния. Этот результат был установлен Больцманом на примере разреженного газа. Он носит название Н-теоремы Больцмана.

Климонтович Ю.Л. показал, что для процессов самоорганизации действует иной закон - закон уменьшения энтропии. Аналогом Н-теоремы Больцмана для открытых систем является S-теорема Климонтовича [8]. Суть нового закона сводится к следующему: если за начало отсчета степени хаотичности принять "равновесное состояние", отвечающее нулевым значениям управляющих параметров, то по мере удаления от равновесного состояния вследствие изменения управляющего параметра значения энтропии, отнесенные к заданному значению средней энергии, уменьшаются [8].

Теорема Климонтовича практически снимает запрет на возникновение регулярных структур в континууме. В рамках теории физического вакуума, используя S-теорему Климонтовича, появляется возможность строго обосновать возникновение не только регулярных структур в континууме, но и порождение дискретных частиц непрерывным вакуумом. Одним из следствий S-теоремы Климонтовича является вывод о том, что дискретность проистекает из непрерывности. Закон уменьшения энтропии Климонтовича дает ключ к разрешению фундаментальной коллизии непрерывности и дискретности, которая до сих пор не нашла своего решения.