Введение. Вакуум. Общее представление

Вакуум

Обзорный реферат

Исполнитель:

Лепихин Илья

Алексеевич

БО-21

Екатеринбург 2014

Содержание

стр.

Введение............................................................................................................... 3

Вакуум. Общее представление.......................................................................... 11

Физический вакуум............................................................................................ 12

Технический вакуум.......................................................................................... 15

Космическое пространство............................................................................... 16

Измерение давления.......................................................................................... 17

Заключение........................................................................................................ 18

Список источников и литературы..................................................................... 19

Введение

Многие древние трактаты восточной философии утверждают, что источником всего сущего является пустое пространство или вакуум в современном понимании. Развитие науки привело физиков именно к такому же представлению об источнике материи любого вида и положило начало изучению пятого (после твердого тела, жидкости, газа и плазмы) вакуумного состояния реальности на базе современного математического аппарата и новых совершенных приборов.[1]

Уже в начале двадцатого века, при создании квантовой электродинамики Максвелла - Дирака с одной стороны, и теории гравитации Эйнштейна с другой, в теоретической физике появился в качестве объекта исследования новый уровень реальности - физический вакуум, при этом разные по своей природе теории давали разные представления о нем. Если в теории Эйнштейна вакуум рассматривается как пустое четырехмерное пространство-время, наделенной геометрией Римана, то в электродинамике Максвелла - Дирака вакуум (глобально нейтральный) представляет собой своего рода "кипящий бульон", состоящий из виртуальных частиц - электронов и античастиц - позитронов.[2]

Дальнейшее развитие квантовой теории поля показало, что основное состояние всех квантовых полей - физический вакуум - образуют не только виртуальные электроны и позитроны, но и все другие известные частицы и античастицы, находящиеся в виртуальном состоянии. Для того, чтобы объединить эти два различных представления о вакууме, Эйнштейном была выдвинута программа, получившая название программы единой теории поля. В теоретической физике, посвященной этому вопросу, были сформулированы две глобальные идеи, предполагающие создать единую картину мира: это программа Римана, Клиффорда и Эйнштейна, согласно которой "...в физическом мире не происходит ничего кроме изменения кривизны пространства, подчиняющегося (возможно) закону непрерывности ", и программа Гайзенберга, предполагающая построить все частицы материи из частиц спина 1/2. Трудности в объединении этих двух программ, по мнению ученика Эйнштейна известного теоретика Джона Уилера, состоит в том, что: "...мысль о получении понятия спина из одной лишь классической геометрии представляется столь же невозможной, как и потерявшая смысл надежда некоторых исследователей прежних лет вывести квантовую механику из теории относительности ".[3]

Уилер высказал эти слова в 1960 году, читая лекции в Международной школе физики им. Энрико Ферми, и пока еще не знал, что уже в это время были начаты блестящие работы Пенроуза, которые показывают, что именно спиноры могут быть положены в основу классической геометрии и что именно они определяют топологические и геометрические свойства пространства-времени такие, например, как его размерность и сигнатура.[4]

Поэтому новая картина мира, по мнению автора, может быть найдена лишь на пути объединения программы Римана Клиффорда-Эйнштейна-Гайзенберга-Пенроуза с многочисленной феноменологией, не укладывающиеся в современные научные представления. Сейчас становится ясным, что программа Единой Теории Поля переросла в Теорию Физического Вакуума, которая призвана объяснить не только явления объективной физики, но и психофизические явления. На сегодняшний день существует богатый фактический материал, относящийся к психофизическим явлениям, однако прочной теоретической основы в имеющихся работах, включая работы Хагелина, нет до сих пор.[5]

Любые попытки дать объяснение существующим фактах в отрыве от современной науки не могут считаться успешными, поскольку реальность представляет собой единое целое, а психофизика, с одной стороны, и современная физика с другой, представляют собой различные грани единого целого. В настоящей работе было показано, что некоторые весьма общие свойства психофизических явлений (например, сверхсветовая передача информации), следуют из теории физического вакуума. Эта теория является результатом естественного развития физической науки и поэтому неудивительно, что именно явления психофизики представляют собой весомый аргумент для обобщения современных физических теорий. Эксперименты показывают, что основным инструментом психофизики является человеческое сознание, способное "подключаться" к первичному полю кручения (или Единому Полю Сознания) и через него воздействовать на "грубые" уровни реальности - плазму, газ, жидкость и твердое тело. Вполне вероятно, что в вакууме существуют критические точки (точки бифуркации), в которых все уровни реальности проявляются одновременно виртуальным образом.

Достаточно незначительных воздействий на эти критические точки "полем сознания" для того, чтобы развитие событий привело к рождению из вакуума либо твердого тела, либо жидкости или газа и т.д. Существование явления телепортации предметов указывает на возможность "ухода в вакуум" и "рождения из вакуума" не только элементарных частиц и античастиц, но и более сложных физических объектов, представляющих собой огромное, упорядоченное скопление этих частиц.[6]

Важно отметить, что кроме гравитационного и электромагнитного полей, теория физического вакуума выделяет особую роль полю сознания, физическим носителем которого является поле инерции (торсионное поле). Это физическое поле порождает силы инерции, действующие на любые виды материи в силу их универсальности. Не исключено, что явление телекинеза (передвижение предметов различной природы психофизическим усилием) объясняется способностью человека возмущать физический вакуум вблизи предмета таким образом, что возникают поля и силы инерции, вызывающие движение предмета. Автор выражает надежду, что именно теория физического вакуума окажется той научной основой, которая позволит нам объяснить столь загадочные явления как явления психофизики.[7]

Задача исследования вакуума в физике XXI в. резко превышает по сложности задачу изучения свойств и структуры вещества. Действительно, оболочки атомов построены по одному и тому же принципу, знание которого позволяет детально установить различные свойства систем атомов — молекул и комплексов молекул. При этом достаточно учитывать только электромагнитные взаимодействия. Внутриядерный и следующий — кварковый — уровни строения материи потребовали для своего изучения уже намного больше усилий. Однако во всех этих случаях усложнение рассматриваемых явлении было связано с контролируемым увеличением как числа взаимодействующих объектов, так и числа каналов обмена информацией между ними. И на этом, более глубоком уровне структуры вещества удается выделить доминирующие эффекты, сформулировать обобщающие концепции, на языке которых тот уровень знаний о Мире, который удалось достичь науке и цивилизации, стал казаться понятным.[8]

Существенной в процессе познания оказывается возможность отделения в соответствующем энергетическом или пространственно-временном диапазоне исследуемой подсистемы от других, с иными свойствами. Иначе говоря, из некоторой целостной системы можно выделять изучаемый объект, анализировать свойства квазинезависимых подсистем. В случае же вакуума собственные функции каждой из его подсистем формируются только во взаимосвязи и взаимодействии с другими подсистемами вакуума. То есть на самом деле неизвестно даже, насколько возможно отделить одну подсистему от другой! Нам приходится приписывать всему вакууму и каждой его подсистеме множество различных свойств. Количество вакуумных субструктур и функций, выполняемых ими, неимоверно возросло по сравнению с основными объектами и понятиями физики XX в. В этом смысле задача науки усложняется качественно.[9]

Концептуальное понимание структуры вакуума, как сложной иерархической системы порождает принципиальный вопрос: возможна ли и до какой степени самоорганизация вакуума? Напомним экспериментальный факт: энергия каждой вакуумной подсистемы не равна нулю. Но в сумме полная энергия вакуума почти равна нулю, что следует из астрономических наблюдений. Происходит потрясающе точная подгонка энергетических параметров вакуума! Этот факт не может быть случайным, очевидно, что происходит некоторый внутренний процесс подстройки параметров вакуумных подсистем. Ясно также, что, кроме известных, есть и другие вакуумные субструктуры, дающие вклад в полную, почти нулевую энергию вакуума. Какой же вывод можно сделать на сегодняшнем уровне знаний? Именно самоорганизация вакуума (внутренняя подстройка параметров вакуумных подсистем, подчиненная неизвестным нам законам и принципам) и делает возможным существование Вселенной в ее наблюдаемом виде.[10]

Итак, в фундаментальной физике XXI в. возникла совершенно специфическая ситуация: неожиданно для себя, не ставя этой цели заранее, мы подошли к проблеме изучения гетерогенных иерархических структур (с не до конца понятной динамикой), сопоставимых или даже превышающих нас по сложности.

В физике ситуация оценивалась иначе. Принято было считать, что физические системы более просты, чем биологические структуры, и физика является лишь основой технологии, занимая важное, но вспомогательное место в системе мирового знания.[11]

Сейчас же, когда в процессе познания Мира на уровне вакуума мы встретилась с очень сложными системами, перед нами встал ряд вопросов не только математического, но и философского характера.[12]

Так что же движет нами, когда мы планируем для исследования сложнейшей структуры вакуума проведение самых дорогостоящих экспериментов? Есть ли вообще необходимость их постановки? Следует ли расходовать интеллектуальные ресурсы человечества для познания вакуумных структур? Ведь понятно, что никакого технологического приложения получаемых с таким трудом новых знаний не предполагается в обозримом будущем.[13]

Для ответа на эти вопросы у нас пока нет ясных аргументов философского, биологического или иного характера, но сама постановка этих вопросов означает движение в глубь проблем. Ушла в прошлое — и безвозвратно — эпоха, когда процесс научного познания опирался на накопление экспериментальных фактов, которые затем осмысливались в рамках некоторой теоретической парадигмы. Сейчас мы сталкиваемся с совершенно новой ситуацией: нам необходимо иметь сконструированную в сознании теоретическую модель объекта еще до проведения эксперимента. Значит, нужно разработать и применить новые, нетрадиционные методы познания, чтобы отобрать те абстрактные идеи, которые будут положены в основу конструкции экспериментального оборудования. Таким образом, Природа в очередной раз ставит вызов человеческому интеллекту, и нам необходимо на него отвечать. Необходимо ли?[14]

В этом смысле вопрос «Что движет нами в стремлении понять устройство Мира?» следует понимать по-иному: «А можем ли мы не отвечать на интеллектуальный вызов Природы?» Что происходит в нашем сознании (а, может быть, в подсознании), когда мы решаемся принять этот вызов? Если взглянуть на ситуацию с точки зрения прагматика, то интерес к проблемам геометризации и унификации взаимодействий, строению вакуума и свойствам его возбуждений никак не связан с деятельностью по обеспечению выживания человечества как биологического вида. Более того, последствия реализации умозрительного интереса при проведении экспериментов, вообще говоря, непредсказуемы. Похоже, что сознание не может обоснованно мотивировать собственные Действия. Не означает ли это необходимость создания дополнительного канала обмена информацией между сознанием и подсознанием? Тем более что в столь сложной ситуации нам негде и не у кого спрашивать ответа на вопросы об устройстве Мира.[15]

Абсолютно все свойства Природы, то есть самого себя, по-видимому, способен исследовать только некий Мировой Разум. Такая позиция, в некотором смысле, означает признание ограниченности возможностей человека как индивидуума. Появление у него дополнительных возможностей могло бы быть следствием контакта с Мировым Разумом. Не нужно смешивать в данном случае антропологические представления о Боге с системными представлениями о Мировом Разуме как имманентном свойстве Вселенной.[16]

Заметим, что столкновение на новейшем этапе фундаментальных физических исследований с объектом, по сложности равным Человеку или даже более сложным, продолжается пока очень недолго — в пределах жизни одного человеческого поколения, В частности, сами авторы этой статьи представляют поколение, в жизни которого и произошло становление представлений о вакууме, как о сложноструктурированном объекте. Последствия и перспективы изучения проблем вакуума для Человека и цивилизации пока еще не ясны. Лишь когда проблемы этого типа будут решаться в течение нескольких поколений, когда статус этих знаний будет общественно признан более широко, чем сейчас, можно будет говорить о глобальном влиянии процесса познания сложных иерархических структур на самого познающего субъекта. Речь идет о том, не скажется ли информация о таких системах на функционировании мозга человека. Известно, что режим работы мозга определяется количеством функциональных связей, задействованных для обработки поступающей в него информации. Чем сложнее анализируемая система, тем больше информации поступает в мозг, тем выше уровень ее сложности и тем больше нейронных связей необходимо для установления логической структуры нового знания. Говоря об информации такого рода, нужно, прежде всего, иметь в виду результаты экспериментов. Самые дорогостоящие физические эксперименты, подготовленные новейшими физическими теориями, по-видимому, могут иметь и самое важное принципиальное значение для эволюции мозга и развития мышления.[17]

Известно, что в среднем у человека задействовано 4–5% функциональных связей мозга. Остальное — это некий резерв, роль и Необходимость которого не понята сейчас даже специалистами в области нейрофизиологии. При увеличении количества работающих нейронных связей хотя бы на 1% человек уже воспринимается, как гений. Заметим, кстати, что жизнь и судьба такого индивидуума зачастую вовсе не являются счастливыми с обычной, человеческой точки зрения. Конечно, с таким человеком могут быть связаны выдающиеся достижения в области науки, искусства, культуры, заметно сказывающиеся на судьбе всей нашей цивилизации. Но биологические и психологические последствия гениальности для ее носителя далеко не легки — во многом знании много печали.

В начале XXI в. мы видим, что в мозг человека начинает идти поток информации о как будто бы внешней по отношению к нему системе. Для ее осмысления доступных на сегодняшний день ресурсов нашего мозга может оказаться недостаточно. Если процесс получения и обработки качественно новых знаний будет продолжаться несколько поколений, представляется неизбежным подключение дополнительных ресурсов мозга, что приведет к изменению качеств и способностей личности. Может показаться, что этот поток информации пробудит большое число гениев, но у гения включение новых связей происходит спонтанно и сугубо индивидуально. Здесь же речь идет о процессе, охватывающем все области науки, все сферы жизнедеятельности цивилизации и потому касается не одного индивидуума, а всех, кто способен освоить и использовать громадный объем информации.[18]

Нужно учесть и следующее обстоятельство — процесс получения и освоения нового знания происходит на фоне быстрого истощения ресурсов планеты. В обозримом будущем возможности экстенсивного развития цивилизации будут исчерпаны. Переход же на другой, интенсивный путь развития предполагает глубокое осмысление путей и целей, что необходимо и возможно осуществить лишь на более высоком функциональном уровне мышления.[19]

Кажется не случайной сильная корреляция во времени двух вышеприведенных, на первый взгляд независимых факторов. Появление в качестве объекта исследований объекта такой же сложности, как и мы сами, с одной стороны, заставляет расширять возможности мозга, а с другой — совпадает по историческому времени с исчерпанием ресурсов экстенсивного развития человечества. Все это приводит к выводу, что изучение фундаментальной физики вакуума является важнейшей естественнонаучной задачей нового века.[20]

Отметим, впрочем, что сейчас мы не можем ответить на вопрос: «Что означает само существование систем, сопоставимых по сложности с человеком». Для выдвижения конкретных гипотез у нас пока не хватает ни экспериментальных, ни теоретических знаний. Лишь в литературе (главным образом, художественной) можно найти обсуждение последствий осознания человеком факта существования системы такого типа и уровня сложности.[21]