Гипотеза о том, что вакуум представляет собой нечто вроде квантовой жидкости — сверхтекучей, несжимаемой, как все известные нам ее типы, и потому не мешающей движению погруженных в нее тел, — имеет немало сторонников. Не исключено, что вызывающие наше удивление дробнозаряженные кварки — всего лишь кванты вакуумных волн, и весь наш мир — всего только сложное, многоэтажное возбуждение его вакуумной первоосновы? Вспомним описанный в знаменитом романе С. Лема океан Солярис. Он вскипал и лепил из своей пены сложные объекты. Вполне возможно, что наш мир — тоже что-то вроде заполняющего все пространство кипящего и застывающего в различных формах океана вакуумной пены и жилкисти.
Несмотря на фантастичность подобной картины, в ней много разумного. В свойствах конденсированных сред — жидкостей и твердых тел — действительно прослеживается много общего со свойствами вакуумной среды. Например, под действием электромагнитны]; сил вакуум поляризуется — изменяется вдоль направления поля. Это сказывается на свойствах атомов и проявляется в опытах. Гипотеза о существовании вакуумных частиц хигссонов, нужных для того, чтобы свести концы с концами в физике элементарных частиц, пришла из теории сверхпроводимости… И, наверное, совсем не случайно, что математический аппарат, используемый для описания связанных с вакуумом процессов, удивительно похож на тот, что применяется для расчетов свойств диэлектриков и металлов. А ведь, как это доказывает история физической науки, уравнения часто «видят» то, что еше долго остается скрытым от глаз их создателей.
Нужно сказать, что идея построить мир из невидимого «вакуумного вещества» не нова. Первым ее высказал английский физик Поль Дирак. Он предложил считать пространство целиком заполненным электронами, а дырки в этой отрицательно заряженной среде рассматривать как положительно заряженные частицы. Такая картина, дополненная отрицательно заряженными антипротонами, положительными протонами и другими обнаруженными в опытах частицами, была нужна ему для интерпретации выведенного им уравнения и долгое время использовалась физиками. Однако она слишком упрощена и не учитывает взаимодействий вакуумных частиц. Образно говоря, это — картина «мертвой» среды, состоящей из отдельных несвязанных между собой «бусинок».
Интересную гипотезу о свойствах вакуумной среды высказал недавно американский физик Винтерберг. Обычно считается, что нерелятивистская физика — механика Ньютона, закон Кулона и так далее — является частным случаем более «глубокой», релятивистской, когда скорости тел много меньше скорости света. Винтерберг заметил, что в некоторых случаях, наоборот, более глубокими могут быть нерелятивисгские законы, приобретающие релятивистский вид, когда взаимодействующих частиц становится так много, что их уже можно рассматривать как непрерывную среду. Например, атомы и молекулы, из которых состоят окружающие нас твердые тела и жидкости, движутся медленно, а вот возникающая в результате их коллективных взаимодействий звуковая волна описывается уравнением, имеющим в точности такую же релятивистскую форму, как для световых волн. Согласно гипотезе Винтерберга, таким же образом и в вакуумной среде, состоящей из каких-то еще неизвестных нам медленно движущихся частиц, возникают волны «вакуумного звука» — света.
Твердые тела и жидкости бывают разными, поэтому и скорость звука в них разная, в то время как вакуум везде одинаков — и это объясняет загадку, почему скорость света всегда одна и та же и больше всех других. Из расчетов Винтерберга также следует, что при определенных условиях элементарные частицы можно рассматривать как «обертоны» вакуумных волн. Правда, его теория еще весьма несовершенна и содержит множество дополнительных предложений. Пока это только одна из моделей, подсказывающих, как может быть устроен фундамент нашего мира.
Опыт создания самых «крутых» теорий последнего столетия — квантовой механики, общей и специальной теории относительности — говорит о том, что для рождения свежих идей весьма полезно покопаться возле «шестого знака» уже известных истин.
Несмотря на их принципиальную важность, в специальной физической литературе почти нет работ по теории вакуума Профессионалы-физики отдают себе отчет в том, что для этого нужны какие-то принципиально новые идеи. Вместе с тем это излюбленная тема любителей физики, эксплуатирующих противоречивые, «взятые с потолка» гипотезы, которые никак нельзя назвать размышлениями возле шестого знака после запятой…
Быстрый и медленный свет
Распространение электромагнитных волн, казалось бы, заурядная и тоже вдоль и поперек изученная область. Однако и тут, если быть внимательным, удается найти удивительные явления, чреватые важными последствиями.
Эксперименты говорят о том, что скорость света в вакууме — 300 тысяч километров в секунду — самая большая из всех встречающихся в природе. Многочисленные попытки построить теорию со сверхсветовыми скоростями неизменно приводили к противоречиям — временной порядок событий, связанных сверхсветовым сигналом, зависит от того, как на эти события посмотреть. Например, если наблюдатель, стоящий рядом с охотником, фиксирует сначала выстрел и затем его результат — падающую со столба ворону, то пассажиры проезжающего мимо автобуса увидят все в обратном порядке — сначала гибель вороны и только потом услышат выстрел. Сверхсветовой пулей можно выстрелить в прошлое и убить самого себя еще в колыбели… Все это убеждает нас в невозможности передавать энергию со сверхсветовой скоростью. Тем более удивительны результаты опытов, выполненных водной американской и трех европейских лабораториях.
