WIIKI.RU: Квантовую пену наконец-то поймают!

Физика - это область естествознания, наука. Она изучает самые общие и фундаментальные закономерности, которые определяют структуру и эволюцию материальн... читать далее »

Статьи по Физике

08.12.2012 12:08

Квантовую пену наконец-то поймают!. Физика.

Известный физик из Израиля Яков Бекенштейн предложил простую схему эксперимента, способного подтвердить или опровергнуть существование квантовой пены.

Эта самая квантовая пена, которую любят теоретики, является для экспериментаторов изрядной головной болью, так как никто до сих пор не мог предложить опыт, доказывающий реальность ее существования.

Собственно говоря, сам термин "квантовая пена" является некоторой условностью, поскольку структура мироздания, обозначаемая этим словосочетанием, на обычную пену совсем не похожа — с таким же успехом можно называть данный феномен, например, "квантовыми сотами". Однако суть от этого совершенно не изменится, поскольку речь идет о вполне определенном явлении. Правда, сразу следует отметить, что пока еще никому не удалось экспериментально доказать существование этой самой квантовой пены.

Впервые термин "квантовая пена" появился в 80-х годах прошлого века, когда физики Ли Смолин, Абэй Аштекар, Тэд Джекобсон и Карло Ровелли создали так называемую теорию петлевой квантовой гравитации. Согласно ее положениям, пространство и время не являются непрерывными, а состоят из дискретных частей. Они представляют собой маленькие квантовые ячейки пространства (квантовые — потому что их размеры не превышают кванта длины, то есть 10-35 м), определенным способом соединенные друг с другом. Поэтому на малых масштабах времени и длины они создают пеструю, дискретную структуру пространства, и лишь на больших масштабах оно становится непрерывным и гладким — таким мы его и ощущаем.

Но что же может происходить в этих мельчайших элементарных ячейках мироздания? По мнению ученых, множество удивительных вещей. Например, представьте себе, что вы спокойно сидите в своей комнате, и вдруг в ней внезапно образуется черная дыра. Так вот, в макромире подобное просто невозможно, поскольку для появления в вашем доме той же черной дыры нужно, чтобы из ничего появилась энергия, эквивалентная нескольким сотням масс Земли, причем за так называемое планковское время (10-43 с). Совершенно очевидно, что подобное не осуществимо — в макромире время, необходимое для появления такого количества энергии, измеряется сотнями тысяч, а то и миллионами лет.

А вот в квантовой ячейке такие процессы — дело совершенно обычное. На очень коротких промежутках времени в весьма небольших областях пространства вполне может самопроизвольно появляться энергия, достаточная для превращения этого кусочка пространства в черную дыру. Причем вовсе не из "ничего", поскольку закон сохранения энергии справедлив и для квантовых ячеек. Просто всем известный принцип неопределенности Гейзенберга (подробнее о нем читайте в статье "Физики добавили в наш мир определенности") позволяет энергии превращаться в частицу и античастицу, а затем аннигилировать, порождая вновь ту же энергию, без формального нарушения закона её сохранения.

Можно сказать, что "жизнь" в квантовых ячейках просто бьет ключом — постоянно то возникают, то исчезают частицы, меняется сама структура пространства и времени, и ни на один момент в них нет ни капли стабильности, сплошные флуктуации. Все это отчасти похоже на процессы образования пены в процессе биения волн о берег. Поэтому-то и появился термин "квантовая пена".

источник