В науке и технике под вакуумом понимается состояние газа, плотность которого меньше плотности, соответствующей состоянию воздуха на уровне земли. Чем значительнее уменьшение плотности газа, тем лучше вакуум. Вакуум обладает многими полезными свойствами, которые находят широкое применение в различных областях науки и техники. Например, в вакууме резко снижается химическая активность кислорода в процессе окисления металлов.

Другими словами, в вакууме можно сохранять различные химические вещества и использовать их специфические свойства. При очень высоких степенях разрежения поверхности остаются чистыми (без адсорбции хотя бы монослоя газа) в течение нескольких часов, что позволяет проводить исследования таких поверхностей, а также различных явлений, связанных с адсорбированными молекулами газа. Малочисленность молекул остаточного газа в условиях вакуума приводит к тому, что различные частицы могут проходить в таких условиях без столкновений большие расстояния.

Особенно это важно для заряженных частиц - элект ронов, ионов и протонов, траекториями движения которых в вакууме можно управлять с помощью электрических и/или магнитных полей. Такие физические явления, как распространение звука, тепло- и массопере-нос, которые при атмосферном давлении определяются процессами взаимодействия молекул газа, существенно изменяются с уменьшением давления вплоть до того, что роль таких взаимодействий в механизме переноса становится второстепенной.

Упомянутые эффекты, очевидно, зависят от степени разрежения . Таким образом, плотность остаточного в объеме газа является непосредственной мерой вакуума. Однако еще из работ Бойля было известно, что плотность газа прямо пропорциональна давлению, поэтому сложилась общепринятая практика определять степень вакуума по давлению остаточного газа.

Современная вакуумная техника позволяет создавать вакуум, характеризующийся давлением, в 1015 раз меньшим атмосферного. Для удобства весь диапазон достижимых величин разрежения делят на несколько поддиапазонов. Схематично это деление представлено на рис. 1.1, где давление измеряется в Паскалях. На этом рисунке также показаны основные области применения вакуума в зависимости от степени разрежения. Использование вакуума, например в прессах и подъемных механизмах, обусловлено значительными силами, возникающими вследствие разности давлений по обе стороны поршня, а не каких-то особенностей вакуума.

Использование упомянутых выше свойств вакуума предусматривает обеспечение соответствующей степени разрежения, что, в свою очередь, требует применения правильно подобранного оборудования вакуумной системы. Чтобы сконструировать вакуумную систему, обладающую оптимальными характеристиками, необходимо знать не только параметры оборудования, но и все те факторы, которые могут влиять на них. Например, совершенно недостаточно знать, что насос имеет скорость откачки, равную 10 -1 м 3 *с -1 , и позволяет достигать предельного давления 10 -6 Па.

В неудачно сконструированных вакуумных системах параметры оборудования могут оказаться значительно хуже (на порядок величины) по сравнению с оптимальными. Поэтому для достижения оптимальных характеристик оборудования необходимо понимать основные принципы работы вакуумной техники. Это особенно важно для сверхвысокого вакуума (ниже 10 -6 Па), когда число молекул газа, адсорбированных поверхностями вакуумной камеры, может значительно превышать число молекул, находящихся в объеме. В данной главе в конспективной форме рассмотрены основные законы и понятия, относящиеся к вакуумной технике. Более подробные сведения читатель может получить3" из книги П. Редхеда с соавторам

В вакууме, заключенном в объеме обыкновенной
электрической лампочки, энергии такое большое
количество, что ее хватило бы, чтобы вскипятить
все океаны на Земле.
Р.Фейнман, Дж. Уилер.

Главный смысл новейших мировых открытий таков: во вселенной доминирует физический вакуум, по плотности энергии он превосходит все обычные формы материи вместе взятые. Хоть вакуум чаще всего называют космическим, он присутствует всюду, пронизывая насквозь все пространство и материю. Физический вакуум является самым энергоемким, в прямом смысле слова неисчерпаемым источником жизненно важной, экологически чистой энергии. Физический вакуум - это единое энергоинформационное поле Вселенной.

В настоящее время в физике формируется принципиально новое направление научных исследований, связанное с изучением свойств и возможностей физического вакуума. Это научное направление становится доминирующим, и в прикладных аспектах способно привести к прорывным технологиям в области энергетики, электроники, экологии.

Чтобы понять роль и место вакуума в сложившейся картине мира, попытаемся оценить, как соотносятся в нашем мире материя вакуума и вещество.

В этом отношении интересны рассуждения Я.Б.Зельдовича: "Вселенная огромна. Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров. Расстояние от солнечной системы до центра Галактики в 2 млрд. раз больше расстояния от Земли до Солнца. В свою очередь, размеры наблюдаемой Вселенной в миллион раз больше расстояния от Солнца до нашей Галактики. И все это огромное пространство заполнено невообразимо большим количеством вещества.

Масса Земли составляет более чем 5,97 Х 10 в 27-й степени грамм. Это такая большая величина, что ее трудно даже осознать.

Масса Солнца в 333 тысячи раз больше. Только в наблюдаемой области Вселенной суммарная масса порядка 10 в 22-й степени масс Солнца. Вся безбрежная огромность пространства и баснословное количество вещества в нем поражает воображение".

С другой стороны, атом, входящий в состав твердого тела, во много раз меньше любого известного нам предмета, но во много раз больше ядра, находящегося в центре атома. В ядре сконцентрировано почти все вещество атома. Если увеличить атом так, чтобы ядро стало иметь размеры макового зернышка, то размеры атома возрастут до нескольких десятков метров. На расстоянии десятков метров от ядра будут находиться многократно увеличенные электроны, которые все равно трудно разглядеть глазом вследствие их малости. А между электронами и ядром останется огромное пространство, не заполненное веществом. Но это не пустое пространство, а особый вид материи, которую физики назвали физическим вакуумом.

Само понятие "физический вакуум" появилось в науке как следствие осознания того, что вакуум не есть пустота, не есть "ничто". Он представляет собой чрезвычайно существенное "нечто", которое порождает все в мире и задает свойства веществу, из которого построен окружающий мир.

Оказывается, что даже внутри твердого и массивного предмета вакуум занимает неизмеримо большее пространство, чем вещество. Таким образом, мы приходим к выводу, что вещество является редчайшим исключением в огромном пространстве, заполненном субстанцией вакуума. В газовой среде такая асимметрия еще больше выражена, не говоря уже о космосе, где наличие вещества является больше исключением, чем правилом. Видно, сколь ошеломляюще огромно количество материи вакуума во Вселенной в сравнении даже с баснословно большим количеством вещества в ней. В настоящее время ученым уже известно, что вещество своим происхождением обязано материальной субстанции вакуума, и все свойства вещества задаются свойствами физического вакуума.

Наука все глубже проникает в сущность вакуума. Выявлена основополагающая роль вакуума в формировании законов вещественного мира. Уже не является удивительным утверждение некоторых ученых, что "все из вакуума и все вокруг нас - вакуум".

Физика, сделав прорыв в описании сущности вакуума, заложила условия для практического его использования при решении многих проблем, в том числе, проблем энергетики и экологии.

По расчетам Нобелевского лауреата Р.Фейнмана и Дж. Уиллера, энергетический потенциал вакуума настолько огромен, что "в вакууме, заключенном в объеме обыкновенной электрической лампочки, энергии такое количество, что ее хватило бы, чтобы вскипятить все океаны на Земле..

Однако, до сих пор традиционная схема получения энергии из вещества остается не только доминирующей, но даже считается единственно возможной. Под окружающей средой по-прежнему упорно продолжают понимать вещество, которого так мало, забывая о вакууме, которого так много. Именно такой старый "вещественный" подход и привел к тому, что человечество, буквально купаясь в энергии, испытывает энергетический голод.

В новом, "вакуумном" подходе исходят из того, что окружающее пространство - физический вакуум - является неотъемлемой частью системы энергопреобразования. При этом возможность получения вакуумной энергии находит естественное объяснение без отступления от физических законов. Открывается путь создания энергетических установок, имеющих избыточный энергобаланс, в которых полученная энергия превышает энергию, затраченную первичным источником питания. Энергетические установки с избыточным энергобалансом смогут открыть доступ к огромной энергии вакуума, запасенной самой Природой.

В завершение к сказанному следует добавить, что астрономами подсчитано и теоретически доказано существование энергии в вакууме Вселенной. По их расчетам, только 2-3% этой энергии израсходовано на создание видимого мира (галактик, звезд и планет), а остальная энергия находится в Физическом вакууме. В одной из книг Дж. Уиллер привел оценку нижней границы этой бесконечной энергии, которая оказалась равной 1095 г/см3. Поэтому нет ничего удивительного, что вакуум является источником в конечном итоге всех существующих видов энергии, и правильнее всего получать энергию непосредственно из вакуума.

Высшая физика вакуума

В последние годы газеты, радио, журналы и телевидение почти ежедневно сообщают нам сведения о явлениях, которые получили название аномальных. Мы узнаем о различных повторяющихся событиях, связанных с психикой человека (ясновидение, телекинез, телепатия, телепортация, левитации, экстрасенсорика и т.д.) Все эти сведения, вызывающие у естествоиспытателя защитную реакцию в виде "подозрительного скепсиса", скорее всего говорят об ограниченности существующих научных знаний.

Более широкий взгляд на проблему предложен в разработанной авторами программе всеобщей относительности и теории физического вакуума, основной целью которой является объединение на научной основе представлений культур Востока и Запада об окружающей нас реальности. Как оказалось, физическим посредником в явлениях психофизики выступают первичные торсионные поля, обладающие рядом необычных свойств, а именно:

а) Поля не переносят энергии, но переносят информацию;

б) Интенсивность торсионного сигнала одинакова на любом расстоянии от источника;

в) Скорость торсионного сигнала превышает скорость света;

г) Торсионный сигнал обладает высокой проникающей способностью.

Все эти свойства, полученные из теоретического анализа уравнений вакуума, совпадают со свойствами физического посредника, установленными в большом количестве экспериментальных работ.

Религиозные книги и древние философские трактаты утверждают, что кроме физического тела у человека существуют астральные и ментальные и т.д. тела, образованные "тонкими материями", и способные сохранять информацию о человеке даже после смерти его физического тела. Теория вакуума подтверждает эти представления, поскольку в этой теории (кроме уже известных нам четырех уровней реальности - твердое тело, жидкость, газ и элементарные частицы) существуют объекты, описывающие физические свойства тонких миров, связанных с сознанием человека. Для медицинского работника это означает, что лечение только физического тела человека не приводит к успеху при заболеваниях, вызванных нарушением полей в его тонких телах.

СЕМЬ УРОВНЕЙ РЕАЛЬНОСТИ

Одним из существенных результатов теории вакуума является систематика психофизических феноменов в соответствии со следующими семью уровнями физической реальности: твердое тело (земля), жидкость (вода), газ (воздух), плазма (огонь), физический вакуум (эфир), первичные торсионные поля (поле сознания), Абсолютное <Ничто> (Божественная монада). Действительно, существующая научная и техническая литература отражает, в основном, достигнутый на сегодняшний день уровень знания первых четырех уровней реальности, которые рассматриваются как четыре фазовых состояния вещества. Все известные нам физические теории, начиная с механики Ньютона и кончая современными теориями фундаментальных Физических взаимодействий, занимаются теоретическим и экспериментальным изучением поведения твердых тел, жидкостей, газов, различных полей и элементарных частиц. За последние двадцать лет нарастающим темпом появляются факты, которые указывают на то, что существуют ещё два уровня, это уровень первичного поля кручения (или "Поля Сознания", а так же информационного поля) и уровень Абсолютного "Ничто". Эти уровни признаются многими исследователями как уровни реальности, на которых базируются давно утерянные человечеством технологии.

Основным методом познания реальности в таких технологиях является медитация, в отличие от рефлексии, используемой как метод познания окружающего мира в объективной физике. Два верхних уровня, включая частично и вакуумный уровень, образуют. Эти уровни признаются многими исследователями как уровни реальности, на которых базируются давно утерянные человечеством технологии. Основным методом познания реальности в таких технологиях является медитация, в отличие от рефлексии, используемой как метод познания окружающего мира в объективной физике. Два верхних уровня, включая частично и вакуумный уровень, образуют "субъективную физику", поскольку основным фактором в явлениях различного рода на нижних уровнях является сознание (полеты йогов, телекинез, ясновидение, парапсихология, опыты Ури Геллера и т.д.). Основной энергией, действующей на верхних уровнях, является психическая энергия, которая играет важнейшую роль в вопросах медицины. В настоящее время ученые более чем в 120 странах мира занимаются интенсивным изучением второго уровня. Для этого созданы научные центры, оснащенные современным оборудованием, и разработаны научные программы позволяющие получать реальные достаточно внушительные достижения во многих областях человеческой жизни; в здоровье, учебе, экологии, науке и т.д. Эти достижения убедительно показывают, что противопоставление материального и идеального, материи и сознания, науки и религии, уходящей корнями во второй уровень, значительно ограничивает наши представления о реальности. Скорее всего, все эти противоположности составляют диалектическое единство на всех уровнях реальности и одновременно проявляются в различной степени в той или иной ситуации. Понятно, что без учета верхних трех уровней картина мира окажется неполной. Более того, происходит слияние современных методов изучения физических законов с получением "чистого знания", путем взаимодействия человеческого сознания с "Полем Сознания",* которое, согласно научной программе, представляет собой единый источник как для законов естествознания, так и для общественных законов. Поэтому под психофизикой (субфизикой) понимаются явления, основной причиной которых оказывается сознание человека, а основной технологией - медитация.

МЕДИТАЦИЯ

На Востоке несколько тысячелетий назад возник совершенно необычный (с позиций западной науки) способ познания реальности - медитация. В результате специальной методики человек, занимающийся медитацией, может целенаправленно расширять область взаимодействия своего Сознания с Информационным Полем (Полем Сознания), носителем которого является первичное торсионное поле, и таким образом получать знания об окружающем нас мире. В 1972 г. индийский философ и физик Махариши Махеш Йоги основал в США международный университет по практическому применению медитации в различных областях жизни современного общества: астральное и ментальное тела сформированы из вторичных торсионных полей, т.е. порождены атомарно - молекулярной структурой физического тела. Остальные тонкие тела - казуальное, душа и дух образованы первичными торсионными полями и взаимодействуют непосредственно с полем сознания. Совокупность тонких тел образует сознание человека.

ТЕОРИЯ ВАКУУМА И ДРЕВНИЕ УЧЕНИЯ

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 мновый 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. 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". 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. 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. Любые попытки дать объяснение существующим фактам 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. 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.

КОСМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕКА

Теория физического вакуума заставляет нас пересмотреть соотношение между материей и сознанием, отдавая приоритет сознанию как творческому началу всякого реального процесса. Творение миров и вещества, из которых они состоят, начинается Абсолютным "Ничто" из потенциального состояния материи - физического вакуума без какой-либо первоначально проявленной материи. Число возможных миров в этой ситуации безгранично, поэтому сверхсознание - Абсолютное "Ничто" нуждается в процессе творения в добровольных помощниках, которых он сам и создает на уровне проявленной материи "по своему образу и подобию". Цель этих помощников состоит в постоянном самосовершенствовании и эволюции.

Эволюционная лестница построена в соответствии с семиуровневой схемой реальности, возникающей в теории физического вакуума, поэтому эволюция помощника означает продвижение вверх по лестнице от материального проявленного к тонким вакуумным и сверхвакуумным уровням реальности. Эта цель объединяет всех помощников, хотя они и находятся на разных уровнях эволюционной лестницы. Чем на более высоком уровне находится помощник, тем ближе он к Абсолютному "Ничто" по своим информационным и творческим возможностям. У продвинутых помощников эти творческие возможности столь колоссальны, что они способны создавать в проявленном состоянии звездные системы и разумных существ, подобных нам. Человек нашей планеты был создан, возможно, помощниками - творцами (или творцом) высокого уровня и наше предназначение, как и всего в мире, помогать Абсолютному "Ничто" в его творческой работе. Тот, кто преуспевает в этом, тот и восходит в процессе этой работы вверх по эволюционной лестнице, становясь свободным и получая все больше и больше возможностей для творческой деятельности.

"Всё во Вселенной - энергоинформационное взаимодействие"

До настоящего времени в мире существуют две концепции во взглядах на устройство всего живого и, в частности, организма человека, на болезни и способы их лечения. Одна из них, развивающаяся с недавних пор, - биохимико-физиологическая (европейская) и другая, дошедшая до нас из глубины веков через Индию и Китай, - энергетическая. В рамках первого направления организм человека рассматривается на телесном уровне, без каких-либо понятий, связанных с тонкими энергиями. Это направление характеризуется с одной стороны, научно-техническими достижениями, а с другой - неспособностью реально справиться с постоянным численным ростом серьезных заболеваний (инфаркт миокарда, инсульт, онкологические, вирусные заболевания, СПИД и т.д.), с проблемой старения. Тем не менее, многие ученые стремятся изучить себя и окружающий мир в единстве этих двух концепций, дополняя, а не исключая их, в проблеме здоровья и долголетия. Среди таких ученых - известные всему миру физики, химики, биологи, врачи: Луи Пастер, Пьер Кюри, Владимир Вернадский, Александр Гурвич. Проблема здоровья в излагаемом материале рассматривается с позиций обеих концепций.

Ни для кого не секрет, что пространство Вселенной (физический вакуум) наполнено множеством достаточно изученных физических полей (электрические, магнитные, гравитационные и др.), и все эти поля создаются в результате различных излучений от множества космических тел Вселенной. В процессе жизни человек подвергается воздействию множества факторов окружающей среды, которые и определяют его жизнь. Организм человека взаимодействует с большим количеством живых и неживых объектов - соответственно и с Землей - посредством не только известных органов чувств, но и через различные поля, в том числе электрическое, магнитное и гравитационное. В конце ХХ века в результате теоретических и практических исследований науке стало известно об энергии и полях, имеющих неэлектромагнитное происхождение, часто называемых торсионными, тонкими. Многолетние исследования, проведенные автором в области тонких полей, позволяют говорить о том, что при решении задач обеспечения качества жизни центральным оказывается вопрос энергообеспечения человека и взаимодействия его посредством своей энергетической системы (биологического поля) с энергиями окружающей среды тонкого плана.

На современном этапе наших исследований полученные знания позволили выйти на беспрецедентный уровень обеспечения качества и продолжительности жизни человека. Изучив природу энергии и полей такого типа, разработчикам данной технологии удалось впервые в мировой практике найти способ их получения и применения с пользой для людей.

Каждый человек хотя бы раз в жизни слышал о различных чудесных исцелениях "живой водой". Отметим, что степень полезного действия на организм человека в вышеуказанной воде определяется объемом энергии и нужной информацией, сконцентрированной в ней. Изучив природу подобных чудес, становится понятной причина такого рода исцелений и "панацейности" такой воды.

Известно, что вода обладает магнетическими свойствами притягивать, накапливать и быть носителем энергии и информации окружающего пространства. Например, изменяя пространство определенными геометрическими формами (постройками), можно увеличивать энергоинформационные свойства воды при помещении ее внутрь формы, и чем длительнее ее пребывание там, тем целебнее свойства она приобретает. Также имеет значение месторасположение таких объектов или водоемов, где биолокационным способом определяется энергоинформационный потенциал данного пространства. На похожем принципе основана святая вода (эффект купола), вода из пирамид, структурированная вода, пограничная вода, крещенская вода, талая вода, вода с отрицательными значениями протонов в толщах озера Байкал.

Известно, что для существования и регенерации клетки организма снабжаются не только энергией, высвобожденной в результате метаболизма, но и всепроникающей энергией физического вакуума, следовательно, взаимодействие клеток между собой обеспечивается через их общее поле. Состояние здоровья человека на 99% определяется достаточным по количеству и качеству обеспечением клеток, тканей и в целом организма адекватной энергией и информационными ресурсами. Новейшими исследованиями установлено, что практически все здоровые (дифференцированные) клетки нынешнего среднестатистического человека испытывают колоссальный дефицит в адекватной энергетике и информации, что обуславливает высокий иммунодефицит и крайне неудовлетворительный обмен. Неудивительно, что подавляющее большинство населения планеты, включая детей, ныне глубоко поражены различными и, к сожалению, уже не излечимыми заболеваниями.

Вакуум, область чрезвычайно низкого давления. В межзвездном пространстве царит высокий вакуум, со средней плотностью менее 1 молекулы на кубический сантиметр. Самый разреженный вакуум, созданный человеком, - менее 100000 молекул на кубический сантиметр. Считается, что впервые вакуум создал в ртутном БАРОМЕТРЕ Эванджелиста Торичелли. В 1650 г. немецкий физик Отто фон Герике (1602-86) изобрел первый вакуумный насос. Вакуум широко применяется в научных исследованиях и в промышленности. Пример такого применения - вакуумная упаковка продуктов питания. 22

В классической физике используется понятие о пустом пространстве, то есть о некоторой пространственной области, в которой отсутствуют частицы и поле. Такое пустое пространство можно считать синонимом вакуума классической физики. Вакуум в квантовой теории определяется как наинизшее энергетическое состояние, в котором отсутствуют все реальные частицы. При этом оказывается, что это состояние не есть состояние без поля. Небытие как отсутствие и частиц и поля невозможно. В вакууме происходят физические процессы с участием уже не реальных, а короткоживущих (виртуальных) квантов поля. В вакууме равны нулю только средние значения физических величин: напряженностей полей, числа электронов и т.д. Сами же эти величины непрерывно флуктуируют (колеблются) около этих средних значений. Причиной флуктуаций является квантово-механическое соотношение неопределенностей, согласно которому неопределенность в значении энергии тем больше, чем меньше время ее измерения. 23

Физический вакуум

В настоящее время в физике формируется принципиально новое направление научных исследований, связанное с изучением свойств и возможностей физического вакуума. Это научное направление становится доминирующим, и в прикладных аспектах способно привести к прорывным технологиям в области энергетики, электроники, экологии. 24

Чтобы понять роль и место вакуума в сложившейся картине мира попытаемся оценить, как соотносится в нашем мире материя вакуума и вещество.

В этом отношении интересны рассуждения Я.Б. Зельдовича. 25

«Вселенная огромна. Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров. Расстояние от солнечной системы до центра Галактики в 2 млрд раз больше расстояния от Земли до Солнца. В свою очередь, размеры наблюдаемой Вселенной в миллион раз больше расстояния от Солнца до центра нашей Галактики. И все это огромное пространство заполнено невообразимо большим количеством вещества. 26

Масса Земли составляет более чем 5,97·10 27 г. Это такая большая величина, что ее трудно даже осознать. Масса Солнца в 333 тысячи раз больше. Только в наблюдаемой области Вселенной суммарная масса порядка десять в 22-й степени масс Солнца. Вся безбрежная огромность пространства и баснословное количество вещества в нем поражает воображение». 27

С другой стороны, атом, входящий в состав твердого тела, во много раз меньше любого известного нам предмета, но во много раз больше ядра, находящегося в центре атома. В ядре сконцентрировано почти все вещество атома. Если увеличить атом так, чтобы ядро стало иметь размеры макового зернышка, то размеры атома возрастут до нескольких десятков метров. На расстоянии десятков метров от ядра будут находиться многократно увеличенные электроны, которые все равно трудно разглядеть глазом, вследствие их малости. А между электронами и ядром останется огромное пространство не заполненное веществом. Но это не пустое пространство, а особый вид материи, которую физики назвали физическим вакуумом. 28

Само понятие «физический вакуум» появилось в науке как следствие осознания того, что вакуум не есть пустота, не есть «ничто». Он представляет собой чрезвычайно существенное «нечто», которое порождает все в мире, и задает свойства веществу, из которого построен окружающий мир. Оказывается, что даже внутри твердого и массивного предмета, вакуум занимает неизмеримо большее пространство, чем вещество. Таким образом, мы приходим к выводу, что вещество является редчайшим исключением в огромном пространстве, заполненном субстанцией вакуума. В газовой среде такая асимметрия еще больше выражена, не говоря уже о космосе, где наличие вещества является больше исключением, чем правилом. Видно, сколь ошеломляюще огромно количество материи вакуума во Вселенной в сравнении даже с баснословно большим количеством вещества в ней. В настоящее время ученым уже известно, что вещество своим происхождением обязано материальной субстанции вакуума и все свойства вещества задаются свойствами физического вакуума. 29

Наука все глубже проникает в сущность вакуума. Выявлена основополагающая роль вакуума в формировании законов вещественного мира. Уже не является удивительным утверждение некоторых ученых, что «все из вакуума и все вокруг нас – вакуум». Физика, сделав прорыв в описании сущности вакуума, заложила условие для практического его использования при решении многих проблем, в том числе, проблем энергетики и экологии. 30

По расчетам Нобелевского лауреата Р. Фейнмана и Дж. Уиллера, энергетический потенциал вакуума настолько огромен, что «в вакууме, заключенном в объеме обыкновенной электрической лампочки, энергии такое большое количество, что ее хватило бы, чтобы вскипятить все океаны на Земле». Однако, до сих пор традиционная схема получения энергии из вещества остается не только доминирующей, но даже считается единственно возможной. Под окружающей средой по-прежнему упорно продолжают понимать вещество, котороготак мало, забывая о вакууме, которого так много. Именно такой старый «вещественный» подход и привел к тому, что человечество буквально купаясь в энергии, испытывает энергетический голод. 31

В новом – «вакуумном» подходе исходят из того, что окружающее пространство – физический вакуум, является неотъемлемой частью системы энергопреобразования. При этом возможность получения вакуумной энергии находит естественное объяснение без отступления от физических законов. Открывается путь создания энергетических установок, имеющих избыточный энергобаланс, в которых полученная энергия превышает энергию, затраченную первичным источником питания. Энергетические установки с избыточным энергобалансом смогут открыть доступ к огромной энергии вакуума, запасенной самой Природой. 32

И технике под ним подразумевают среду, в которой газ содержится под давлением меньше атмосферного. Что такое разреженные газы, когда о них узнали впервые?

Страницы истории

Идея пустоты на протяжении многих веков была предметом спора. Разреженные газы пытались анализировать древнегреческие и древнеримские философы. Демокрит, Лукреций, их ученики считали: если бы между атомами не было свободного пространства, их движение было бы невозможно.

Аристотель и его последователи опровергали эту концепцию, по их мнению, в природе не должно быть «пустоты». В средние века в Европе идея «боязни пустоты» стала приоритетной, ее использовали в религиозных целях.

Механики Древней Греции при создании технических устройств основывались на К примеру, водяные насосы, которые функционировали при создании над поршнем разрежения, появились во времена Аристотеля.

Разреженное состояние газа, воздуха, стало основой для изготовления поршневых вакуумных насосов, которые широко применяются в настоящее время в технике.

Их прототипом был знаменитый поршневой шприц Герона Александрийского, созданный им для вытягивания гноя.

В середине семнадцатого века была разработана первая вакуумная камера, а спустя шесть лет немецкому ученому Отто фон Герику удалось изобрести первый вакуумный насос.

Этот поршневой цилиндр легко откачивал воздух из герметичной емкости, создавал там вакуум. Это позволило изучить основные характеристики нового состояния, проанализировать его эксплуатационные свойства.

Технический вакуум

На практике разреженное состояние газа, воздуха именуют техническим вакуумом. В больших объемах невозможно получать такое идеальное состояние, так как при определенной температуре материалы имеют ненулевую плотность насыщенных паров.

Причиной невозможности получения идеального вакуума также является пропускание стеклянными, металлическими стенками сосудов газообразных веществ.

В небольших количествах вполне можно получать разреженные газы. В качестве меры разряжения используют длину беспрепятственного пробега молекул газа, которые хаотично сталкиваются, а также линейный размер используемого сосуда.

Между высоковакуумным насосом и атмосферным воздухом ставится форвакуумный нанос, который создает предварительное разрежение. В случае последующего понижения в камере давления наблюдается увеличение длины пробега частиц газообразного вещества.

При показателях давления от 10 -9 Па создается сверхвысокий вакуум. Именно такие разреженные газы используют для проведения экспериментов с применением сканирующего

Получить такое состояние в порах некоторых кристаллов удается даже при атмосферном давлении, так как диаметр пор намного меньше длины пробега свободной частицы.

Приборы на основе вакуума

Разреженное состояние газа активно применяется в приборах, которые называются вакуумными насосами. Для всасывания газов и получения определенной степени вакуума применяют геттеры. Вакуумная техника также подразумевает многочисленные приборы, которые необходимы для контроля и измерения данного состояния, а также для управления предметами, проведения различных технологических процессов. Самыми сложными техническими устройствами, в которых применяются разреженные газы, являются высоковакуумные насосы. Например, диффузионные приборы функционируют на основе движения молекул остаточных газов под действием потока рабочего газа. Даже в случае идеального вакуума при достижении конечной температуры существует незначительное тепловое излучение. Это объясняет основные свойства разреженных газов, например, наступление теплового равновесия через определенный временной промежуток между телом и стенками вакуумной камеры.

Разреженный одноатомный газ является отличным термоизолятором. В нем перенос тепловой энергии осуществляется только с помощью излучения, теплопроводность и конвекция не наблюдаются. Данное свойство применяется в (термосах), состоящих из двух емкостей, между которыми располагается вакуум.

Вакуум нашел широкое применение и в радиолампах, например, магнетронах кинескопов, микроволновых печей.

Физический вакуум

В квантовой физике под таким состоянием подразумевают основное (низшее) энергетическое состояние квантового поля, которое характеризуется нулевыми значениями

В таком состоянии одноатомный газ не является абсолютно пустым. Согласно квантовой теории, в физическом вакууме систематически появляются и исчезают виртуальные частицы, что вызывает нулевые колебания полей.

Теоретически одновременно могут существовать несколько разнообразных вакуумов, которые отличаются между собой плотностью энергии, а также иными физическими характеристиками. Эта идея стала основой в инфляционной теории огромного взрыва.

Ложный вакуум

Под ним подразумевается состояние поля в квантовой теории, не являющееся состоянием с минимальной энергией. Оно стабильно на протяжении определенного временного промежутка. Есть вероятность «туннелирования» ложного состояния в истинный вакуум при достижении необходимых значений основных физических величин.

Космическое пространство

Рассуждая над тем, что значит разреженный газ, необходимо остановиться и на понятии «космического вакуума». Его можно считать близким к физическому вакууму, но существующему в межзвездном пространстве. У планет, их естественных спутников, многих звезд существуют определенные силы притяжения, которые удерживают на определенном расстоянии атмосферы. По мере удаления от поверхности звездного объекта, меняется плотность разреженного газа.

Например, существует линия Кармана, которая считается общим определением с космическим пространством границы планеты. За ней резко снижается величина изотропного давления газа в сравнении с солнечным излучением и динамическим давлением солнечного ветра, поэтому трудно интерпретировать давление разреженного газа.

В космическом пространстве много фотонов, реликтовых нейтрино, которые сложно обнаружить.

Особенности измерения

Степень вакуума принято определять тем количеством вещества, которое осталось в системе. Основной характеристикой измерения этого состояния является абсолютное давление, кроме того, учитывается химический состав газа, его температура.

Важным параметром для вакуума является среднее значение длины пробега газов, оставшихся в системе. Существует подразделение вакуума на определенные диапазоны в соответствии с технологией, которая необходима для проведения измерений: ложный, технический, физический.

Вакуумная формовка

Это изготовление изделий из современных термопластичных материалов в горячем виде с помощью воздействия низкого давления воздуха или действия вакуума.

Вакуумную формовку считают способом вытяжки, в результате которой происходит нагревание листового пластика, находящегося над матрицей, до некоторого температурного значения. Далее происходит повторение листом формы матрицы, это объясняется созданием между ней и пластиком вакуума.

Электровакуумные приборы

Ими являются устройства, которые предназначены для создания, усиления, а также преобразования электромагнитной энергии. В таком приборе из рабочего пространства удален воздух, а для защиты от окружающей среды используется непроницаемая оболочка. Примерами подобных устройств являются электронные вакуумные приборы, где электроны подходят в вакууме. Лампы накаливания также можно считать электровакуумными приборами.

Газы при низких давлениях

Газ называют разреженным, если величина его плотности незначительна, и длина пробега молекул сравнима с размерами того сосуда, в котором находится газ. В подобном состоянии наблюдается уменьшение количества электронов пропорционально плотности газа.

В случае сильно разреженного газа практически отсутствует внутреннее трение. Вместо этого появляется внешнее трение перемещающегося газа о стенки, которое объясняется изменением величины импульса молекулами при сталкивании с сосудом. В подобной ситуации существует прямая пропорциональность между скоростью движения частиц и плотностью газа.

В случае низкого вакуума наблюдаются частые столкновения между частицами газа в полном объеме, которые сопровождаются стабильным обменом тепловой энергией. Это объясняет явление переноса (диффузию, теплопроводность), активно используется в современной технике.

Получение разреженных газов

Научное изучение и развитие вакуумных приборов началось в середине семнадцатого века. В 1643 году итальянцу Торричелли удалось определить величину атмосферного давления, а после изобретения О. Герике механического поршневого насоса со специальным водяным уплотнителем, появилась реальная возможность для проведения многочисленных исследований характеристик разряженного газа. Одновременно исследовались возможности воздействия вакуума на живые существа. Опыты, проводимые в условиях вакуума с электрическим разрядом, способствовали открытию отрицательного электрона, рентгеновского излучения.

Благодаря теплоизолирующей способности вакуума появилась возможность объяснить способы передачи тепла, использовать теоретические сведения для развития современной криогенной техники.

Применение вакуума

В 1873 году был изобретен первый электровакуумный прибор. Им стала лампа накаливания, созданная русским физиком Лодыгиным. Именно с этого времени расширилось практическое использование вакуумной техники, появились новые методы получения, а также изучения данного состояния.

За незначительный временной промежуток были созданы различные виды вакуумных насосов:

• вращательный;
• криосорбционный;
• молекулярный;
• диффузионный.

В начале двадцатого века академику Лебедеву удалось усовершенствовать научные основы вакуумной промышленности. До середины прошлого века ученые не допускали возможности получения давления меньше 10-6 Па.

В настоящее время создают цельнометаллическими, чтобы избежать утечки. Вакуумные криогенные насосы применяют не только в научно-исследовательских лабораториях, но и в различных сферах промышленности.

Например, после разработки специальных откачных средств, которые не загрязняют используемый объект, появились новые перспективы использования вакуумной техники. В химии такие системы активно используются для качественного и количественного анализа свойств разделения смеси на компоненты, анализа скорости протекания различных процессов.

Чтобы понять Природу
нужно научиться слышать,
что говорит тишина и видеть,
что содержит пустота.

Аннотация

Физический вакуум является особым видом материи, претендующим на первооснову мира. Авторы исследуют физический вакуум как целостный физический объект, которому не свойственна множественность и разложимость на части. Такой континуальный физический объект является наиболее фундаментальным видом физической реальности. Свойство континуальности придает ему наибольшую общность и не накладывает ограничений, свойственных множеству других объектов и систем. Континуальный вакуум расширяет класс известных физических объектов. Континуальный вакуум имеет наибольшую энтропию среди всех известных физических объектов и систем и является физическим объектом принципиально недоступным для приборного наблюдения. Приведены анимационные 3D модели вакуумных эффектов.

Научные и философские проблемы вакуума

Физический вакуум стал предметом изучения физики благодаря усилиям известных ученых: П. Дирака, Р. Фейнмана, Дж. Уилера, У. Лэмба, де Ситтера, Г. Казимира, Г. И. Наана, Я. Б. Зельдовича, А. М. Мостепаненко В. М. Мостепаненко и др. Понимание физического вакуума как не пустого пространства сформировалось в квантовой теории поля. Теоретические исследования указывают на реальность существования в физическом вакууме энергии нулевых колебаний . Поэтому внимание исследователей привлекают новые физические эффекты и феномены в надежде на то, что они позволят подступиться к океану вакуумной энергии. Достижению реальных результатов, в плане практического использования энергии физического вакуума, мешает непонимание его природы. Загадка природы физического вакуума остается одной из нерешенных проблем фундаментальной физики.

Ученые считают физический вакуум особым состоянием материи, претендующим на первооснову мира. В ряде философских концепций в качестве основы мира рассматривается категория "ничто". Ничто не считается пустотой, а рассматривается как "содержательная пустота". При этом подразумевается, что "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. Таким образом, "ничто" причисляется к ключевым категориям и отвергается принцип ex nigilo nigil fit (из “ничто” ничего не возникает). Философы древнего Востока утверждали, что наиболее фундаментальная реальность мира не может иметь никаких конкретных характеристик и, тем самым, напоминает небытие . Очень похожими признаками современные ученые наделяют физический вакуум . При этом, физический вакуум, будучи относительным небытием и "содержательной пустотой", является вовсе не самым бедным, а наоборот, самым содержательным, самым "богатым" видом физической реальности . Считается, что физический вакуум, являясь потенциальным бытием, способен порождать все множество объектов и явлений наблюдаемого мира. Таким образом, физический вакуум претендует на статус онтологического базиса материи. Несмотря на то, что актуально физический вакуум не состоит из каких-либо частиц или полей, 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 теориях, но и в Природе и "ничто" и "нечто". Последнее существует как проявленное бытие - в виде наблюдаемого вещественно-полевого мира, а "ничто" существует как не проявленное бытие - в виде физического вакуума. В этом смысле, не проявленное бытие следует рассматривать как самостоятельную физическую сущность, обладающую наибольшей фундаментальностью.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Проявление свойств физического вакуума в экспериментах

Физический вакуум непосредственно не наблюдается, но проявление его свойств регистрируется в экспериментах. В физике известен ряд вакуумных эффектов. К ним относятся: рождение электронно-позитронной пары, эффект Лэмба-Ризерфорда, эффект Казимира, эффект Унру. 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 фотона на физический вакуум в поле ядра возникают вещественные частицы - электрон и позитрон.

В 1965 году В.Л. Гинзбург и С.И. Сыроватский указали на то, что ускоренный протон нестабилен и должен распадаться на нейтрон, позитрон и нейтрино. В ускоренной системе должен присутствовать тепловой фон различных частиц. Наличие этого фона известно как эффект Унру и связано с различным состоянием вакуума в покоящейся и ускоренной системах отсчета .

Эффект Казимира состоит в возникновении силы, сближающей две пластины, находящиеся в вакууме. Эффект Казимира указывает на возможность извлечения механической энергии из вакуума. На рис.1 схематически показан эффект Казимира в физическом вакууме. 3D модель этого процесса показана .

Рис.1. Проявление силы Казимира в физическом вакууме.

Перечисленные физические эффекты указывают на то, что вакуум не является пустотой, а выступает в качестве реального физического объекта.

Модели физического вакуума

В современной физике предпринимаются попытки представить физический вакуум различными моделями. Многие ученые, начиная с П. Дирака, пытались найти модельные представления, адекватные физическому вакууму. В настоящее время известны: вакуум Дирака, вакуум Уилера, вакуум де Ситтера, вакуум квантовой теории поля, вакуум Тэрнера-Вилчека и др.

Вакуум Дирака является одной из первых моделей. В ней физический вакуум представлен "морем" заряженных частиц, находящихся в самом низком энергетическом состоянии. На рис.2 показана модель электронно-позитронного физического вакуума - “море Дирака”. 3D модель процессов в море Дирака показана

Рис.2. Модель физического вакуума - “море Дирака”.

Вакуум Уилера состоит из геометрических ячеек планковских размеров. Согласно Уилеру все свойства реального мира и сам реальный мир есть не что иное, как проявление геометрии пространства.

Вакуум де Ситтера представлен совокупностью частиц с целочисленным спином, находящихся в низшем энергетическом состоянии. В модели де Ситтера физический вакуум обладает свойством, совершенно не присущим любому состоянию вещества. Уравнение состояния такого вакуума, связывающее давление Р и плотность энергии W, имеет необычный вид:

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Причина появления такого экзотического уравнения состояния связана с представлением вакуума многокомпонентной средой, в которой для компенсации сопротивления среды движущимся частицам введено понятие отрицательного давления.

Рис.3. Модель физического вакуума де Ситтера.

Вакуум квантовой теории поля содержит в виртуальном состоянии всевозможные частицы. Эти частицы лишь на короткое время могут появляться в реальном мире и снова переходят в виртуальное состояние. На рис.4 показана модель вакуума квантовой теории поля. 3D модель процесса возникновения и исчезновения виртуальных частиц показана

Рис.4. Модель физического вакуума квантовой теории поля.

Вакуум Тэрнера-Вилчека представлен двумя проявлениями - "истинным" вакуумом и "ложным" вакуумом. То, что в физике считается самым низким энергетическим состоянием, есть "ложный" вакуум, а истинно нулевое состояние находится ниже по энергетической лестнице. При этом считается, что "ложный" вакуум может переходить в состояние "истинного" вакуума.

Вакуум Герловина представлен несколькими проявлениями . И.Л. Герловин разработал специфический вариант "Единой теории поля". Он назвал свой вариант данной теории - "Теория фундаментального поля". Теория фундаментального поля основана на физико-математической модели "расслоенных пространств". Физический вакуум, согласно теории фундаментального поля представляет собой смесь нескольких видов вакуума в соответствии с видом образующих их "голых" элементарных частиц. Каждый вид вакуума состоит из не проявляющих себя в "лабораторном" подпространстве элементарных частиц вакуума, каждая из которых состоит из фермион-антифермионной пары "голых" элементарных частиц. В теории фундаментального поля существует девять видов вакуума. Заметно проявляют себя в физическом мире только два вида вакуума, имеющие наибольшую плотность - протон-антипротонный вакуум и электрон-позитронный вакуум. По мнению Герловина основные свойства "лабораторного" физического вакуума, например, диэлектрическая проницаемость, определяются свойствами протон-антипротонного вакуума .

В представлена фитонная модель вакуума. Предполагается, что невозмущенный вакуум состоит из вложенных друг в друга фитонов, имеющих противоположные спины. По мнению авторов этой модели в среднем такая среда нейтральна, обладает нулевой энергией и нулевым спином.

В вакуум представлен квантовой жидкостью. Квантовая жидкость как модель физического вакуума состоит из фотонных частиц (ф - частиц). В этой модели фотонные частицы расположены в определенном порядке, наподобие кристаллической решетки.

В вакуум представлен сверхтекучей жидкостью, состоящей из фермион-антифермионных пар с ненулевой массой покоя.

Существующие модели физического вакуума весьма противоречивы. Как отмечается в большинство предложенных концепций и модельных представлений физического вакуума несостоятельны как в теоретическом, так и в экспериментальном планах. Это относится и к "морю Дирака", и к модели "расслоенных пространств", и к другим моделям. Причина состоит в том, что в сравнении со всеми другими видами физической реальности физический вакуум имеет ряд парадоксальных свойств, что ставит его в ряд объектов, трудно поддающихся моделированию. Обилие различных модельных представлений вакуума указывает на то, что до сих пор отсутствует модель, адекватная реальному физическому вакууму.

Проблемы создания теории физического вакуума

Современная физика стоит на пороге перехода от концептуальных представлений о физическом вакууме к теории физического вакуума. Современные концепции физического вакуума имеют существенный недостаток - они отягощены геометрическим подходом . Проблема, с одной стороны, состоит в том, чтобы не представлять физический вакуум геометрическим объектом, а с другой стороны, оставляя физический вакуум в статусе физической сущности, не подходить к его изучению с механистических позиций. Создание непротиворечивой теории физического вакуума требует прорывных идей, далеко выходящих за рамки традиционных подходов .

Реальность такова, что в рамках квантовой физики, породившей саму концепцию физического вакуума, теория вакуума не состоялась. Не удалось создать теорию вакуума и в рамках классических представлений. Становится все более очевидным, что "зона жизни" будущей теории физического вакуума должна находиться за пределами квантовой физики и, скорее всего, ей предшествовать. По всей видимости, квантовая теория должна быть следствием и продолжением теории физического вакуума, коль скоро физическому вакууму отводится роль наиболее фундаментальной физической сущности, роль основы мира . Будущая теория физического вакуума должна удовлетворять принципу соответствия. В таком случае теория физического вакуума должна естественным образом переходить в квантовую теорию. Для построения теории физического вакуума важно получить ответ на вопрос: "какие константы относятся к физическому вакууму?" Если считать, что физический вакуум является онтологической основой мира, то его константы должны выступать в качестве онтологического базиса всех физических констант. Эта проблема исследовалась в где предложены пять первичных суперконстант, от которых происходят фундаментальные физические и космологические константы. Эти константы могут быть отнесены к физическому вакууму. На рис. 5 приведены пять универсальных физических суперконстант и их значения.

Рис. 5. Универсальные физические суперконстанты.

В настоящее время преобладает концепция, в рамках которой считается, что вещество происходит из физического вакуума и свойства вещества проистекают из свойств физического вакуума. Такой концепции придерживались П. Дирак, Ф.Хойл, Я.Б.Зельдович, Э.Трайон и др. Я.Б. Зельдович исследовал даже более амбициозную задачу - происхождение всей Вселенной из вакуума . 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 в равном количестве с веществом должно было появиться из физического вакуума.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Несостоятельность концепции дискретного вакуума

Идеи о том, что какие-либо дискретные частицы могут составлять основу физического вакуума, оказались несостоятельными как в теоретическом плане, так и в практическом приложении . Подобные идеи вступают в противоречие с фундаментальными принципами физики, например, с принципом Паули. Если считать, что физический вакуум состоит из частиц с целочисленным спином, то опять же возникают проблемы по типу экзотического уравнения состояния, как это происходит, например, в модели де Ситтера.

Как считал П. Дирак, физический вакуум порождает дискретное вещество. Это значит, что физический вакуум должен генетически предшествовать веществу. Чтобы понять суть физического вакуума, надо оторваться от стереотипного понимания "состоять из… ". Мы привыкли, что наша атмосфера - это газ, состоящий из молекул. Долгое время в науке господствовало понятие "эфир". И сейчас можно встретить сторонников концепции светоносного эфира или существования в физическом вакууме газа из гипотетических частиц. Все попытки найти место "эфиру" или иным дискретным объектам в концепциях вакуума или в моделях вакуума не привели к пониманию сущности физического вакуума. Статус такого вида физической реальности, каким являются дискретные частицы, всегда вторичен. Вновь и вновь будет возникать задача выяснения происхождения дискретных частиц и, соответственно, поиска более фундаментальной сущности.

Можно сделать вывод, что концепции дискретного вакуума принципиально несостоятельны. Весь путь развития физики показал, что никакая частица не может претендовать на фундаментальность и выступать в качестве основы мироздания. Дискретность свойственна веществу. Вещество не имеет первичного статуса, оно происходит из физического вакуума, поэтому оно принципиально не может выступать в качестве фундаментальной основы мира . Поэтому физический вакуум не должен иметь признаков, свойственных веществу. Он не должен быть дискретным. Он является антиподом вещества. Его основной признак - континуальность.

Осознание системной организации вещественного мира и материального единства мира, является величайшим достижением человеческой мысли. К этой системе мира добавилась еще одна подсистема - физический вакуум. Однако существующая система структурных уровней организации мира пока выглядит незавершенной. Она не ориентирована на генетическую взаимосвязь уровней и на естественное развитие. Она не завершена снизу и сверху. Незавершенность снизу предполагает выяснение величайшей тайны природы - механизма происхождения дискретного вещества из континуального вакуума . Незавершенность сверху требует раскрытия не меньшей тайны - связи физики микромира и физики Вселенной.

Современные физические теории, в попытках найти фундаментальные физические объекты, демонстрируют тенденцию перехода от частиц - трехмерных объектов, к объектам нового вида, имеющим меньшую размерность. Например, в теории суперструн размерность объектов-суперструн намного меньше размерности пространства. Фундаментальные струны понимаются как 1-мерные объекты. Они бесконечно тонкие, а длина их порядка 10 -33 см . Считается, что у физических объектов, имеющих меньшую размерность, больше оснований претендовать на фундаментальный статус. В тенденции перехода к фундаментальным объектам, имеющим меньшую размерность, перспективным, на наш взгляд, является подход В. Жвирблиса . Жвирблис утверждает, что физический вакуум - непрерывная материальная среда. По аналогии с "нитью Пеано", бесконечно плотно заполняющей двумерное пространство, условно разбитое на квадраты, автор предлагает новую модель физического вакуума - "нить Жвирблиса", бесконечно плотно заполняющую трехмерное пространство, условно разбитое на тетраэдры.

Рис. 6. Модель вакуума Жвирблиса (Нить Жвирблиса).

По нашему мнению, это большой прорыв в понимании сущности физического вакуума как фундаментальной основы мира. Жвирблис, в отличие от других ученых, в качестве модели физического вакуума рассматривает не многокомпонентную среду, а одномерный математический объект - "нить Жвирблиса". В отличие от всех известных моделей, в его модели дискретности и множественности отведено самое минимальное место - используется одномерный математический объект. В пределе понимается, что при сверхплотном заполнении пространства среда становится непрерывной.

На рисунке 7 показана тенденция перехода к объектам, имеющим меньшую размерность. Мы считаем, что в этой тенденции поиска наиболее фундаментального объекта недоставало решающего шага - перехода к нуль-мерному объекту. Эта проблема исследовалась в , где физический вакуум, в отличие от традиционного понимания, представлен как нуль-мерный физический объект.

Рис.7. Тенденция в физических теориях: переход от трехмерных объектов к нуль-мерному объекту.

Фундаментальные объекты в теории суперструн имеют планковские размеры. Тем не менее, пока нет убедительных доводов, что "планкеоны" или "суперструны" составляют основу мира. Нет оснований считать, что не существует объектов, имеющих размеры меньше планковских. В этом контексте следует заметить, что планковские естественные единицы не являются единственными. В физике известны константы Джорджа Стони , образованные комбинацией констант G, c, e . Они имеют меньшие значения по сравнению с планковскими единицами, и вполне могут выступать конкурентами планковским единицам. Единицы Планка и единицы Стони исследовались в , где предложены новые системы естественных единиц, относящиеся к глубинным уровням организации материи в микромире ниже планковского уровня. Новые системы естественных единиц образованы гравитационной константой G , зарядом электрона e , скоростью света c , постоянной Ридберга R ∞ , постоянной Хаббла H 0 .

На рис.8, для сравнения, приведены значения планковских естественных единиц, естественных единиц Джорджа Стони и новых естественных единиц.

Подход, в рамках которого считается, что физический вакуум существует в виде непрерывной среды является многообещающим. При таком подходе к физическому вакууму находит объяснение его ненаблюдаемость . Не следует связывать ненаблюдаемость физического вакуума с несовершенством приборов и способов исследования. Физический вакуум - принципиально ненаблюдаемая среда - это прямое следствие его непрерывности. Наблюдаемыми являются только вторичные проявления физического вакуума - поле и вещество. Для континуального физического объекта нельзя указать никаких других свойств, кроме свойства непрерывности. К континуальному объекту неприменимы никакие меры, это антипод всему дискретному .

Физика, на примере проблемы физического вакуума, сталкивается с коллизией непрерывности и дискретности, с которой столкнулась математика в теории множеств. Попытка разрешить противоречие непрерывности и дискретности в математике была предпринята Кантором (континуум-гипотеза Кантора). Эту гипотезу не удалось доказать ни ее автору, ни другим выдающимся математикам. В настоящее время причина неудач выяснена. В соответствии с выводами П.Коэна: сама идея множественной, дискретной структуры континуума является ложной . Распространяя этот результат на континуальный вакуум можно утверждать: "идея множественной или дискретной структуры физического вакуума является ложной ".

С учетом парадоксальных свойств и признаков можно констатировать, что континуальный вакуум является новым видом физической реальности, с которым физика еще не сталкивалась .

Критерии фундаментальности

В связи с тем, что физический вакуум претендует на фундаментальный статус, более того, даже на онтологический базис материи, он должен обладать наибольшей общностью и ему не должны быть присущи частные признаки, характерные для множества наблюдаемых объектов и явлений. Известно, что присвоение объекту какого-либо дополнительного признака уменьшает универсальность этого объекта. Так, например, ножницы - универсальное понятие. Добавление какого-либо признака сужает круг охватываемых этим понятием объектов (ножницы бытовые, слесарные, кровельные, дисковые, гильотинные, портновские и т.п.). Таким образом, приходим к выводу, что на онтологический статус может претендовать такая сущность, которая лишена каких-либо признаков, мер, структуры и которую принципиально нельзя моделировать, поскольку любое моделирование предусматривает использование дискретных объектов и наделение моделируемого объекта конкретными признаками и мерами. Физическая сущность, претендующая на фундаментальный статус не должна быть составной, поскольку составная сущность имеет вторичный статус по отношению к ее составляющим.

Таким образом, требование фундаментальности и первичности для физического объекта влечет за собой выполнение следующих основных условий:

Не быть составным.

Иметь наименьшее количество признаков, свойств и характеристик.

Иметь наибольшую общность для всего многообразия объектов и явлений.

Быть потенциально всем, а актуально ничем.

Не иметь никаких мер.

Не быть составным - это означает не содержать в себе ничего, кроме самого себя, т.е. быть целостным объектом. Относительно второго условия идеальным должно быть требование - совсем не иметь признаков. Иметь наибольшую общность для всего многообразия объектов и явлений - это означает не обладать признаками частных, конкретных объектов, поскольку любая конкретизация сужает общность. Быть потенциально всем, а актуально ничем - это означает оставаться ненаблюдаемым и одновременно быть основой всему сущему. Не иметь никаких мер - это означает быть континуальным объектом.

Эти пять условий первичности и фундаментальности чрезвычайно созвучны с мировоззрением философов древности, в частности, представителей школы Платона. Они считали, что мир возник из фундаментальной сущности - из изначального Хаоса. По их воззрениям Хаос породил все существующие структуры Космоса. При этом Хаосом они считали такое состояние системы, которое остается на конечном этапе по мере некоего условного устранения всех возможностей проявления ее свойств и признаков .

Континуальный вакуум

Перечисленным выше пяти требованиям не удовлетворяет ни один дискретный объект вещественного мира и ни одно квантованное поле. Отсюда следует, что этим требованиям может удовлетворять только целостный объект. Поэтому, физический вакуум, если его считать наиболее фундаментальным состоянием материи, должен быть непрерывным (континуальным) .

С таким физическим объектом - ненаблюдаемым, не имеющим никаких признаков, в котором нельзя указать никаких мер и в то же время целостным объектом, физика еще не сталкивалась. Еще предстоит преодолеть этот барьер в физике и начать изучать этот необычный вид физической реальности - КОНТИНУАЛЬНЫЙ вакуум. Континуальный вакуум расширяет класс известных физических объектов .На рис.9 представлены особенности континуального вакуума.

Рис.9. Особенности континуального вакуума.

Континуальный вакуум недопустимо отождествлять с эфиром, считать его состоящим из квантов или считать его состоящим из каких бы то ни было дискретных частиц, даже если эти частицы виртуальные.

Континуальный вакуум следует рассматривать как антипод всему дискретному. Континуальный вакуум является целостным, неделимым физическим объектом. Таким образом, вещество и вакуум, будучи генетически связанными, являются диалектическими противоположностями. Целостный мир представлен совместно веществом, полем и континуальным вакуумом. Континуальный вакуум генетически предшествует полю и веществу, он порождает их, поэтому вся Вселенная живет по его законам, которые науке предстоит еще открыть.

Между ненаблюдаемым континуальным вакуумом и наблюдаемым проявленным миром явно просматривается взаимосвязь и имеют место взаимопереходы. В чем состоит взаимосвязь таких противоречивых сущностей? По каким законам происходят переходы непрерывного в дискретное и дискретного в непрерывное? Большинство проблем физики остались нерешенными из-за отсутствия ответов на эти вопросы. По тем же причинам нет четкого разграничения между континуальным вакуумом, полем и дискретным веществом, а физика, именуя себя материалистической наукой, на самом деле “проглядела” самый главный вид материи, “проглядела” континуальный вакуум, и все свои усилия направляла на изучение вещества и поля, полагая, что ими исчерпываются все возможные классы физических объектов. Физика изучала не первичную сущность, а ее вторичные проявления - поле и вещество. Проблемами происхождения вещества и поля физика не занималась. Идеи генезиса поля и генезиса вещества пока еще слишком новы для физики. В этом мы видим причины многих нерешенных проблем физики.

Таким образом, основа всего сущего - континуальный вакуум, оказался вне поля зрения физики. Перед современной наукой встает задача изучить этот физический объект, раскрыть связь между континуальным вакуумом и дискретными физическими объектами и раскрыть механизм взаимопереходов между ними.

Энтропия континуального вакуума

В цепи проблем, связанных с раскрытием природы физического вакуума, есть ключевое звено, относящееся к оценке энтропии вакуума. Мы считаем, что континуальный вакуум имеет наибольшую энтропию среди всех известных физических объектов и систем. На рис.10 условно показано изменение энтропии при переходе от континуального вакуума к различным физическим объектам.

Рис.10. Энтропия континуального вакуума и других физических объектов.

Приведенные выше пять критериев первичности и фундаментальности указывают на то, что таким требованиям может удовлетворять объект, имеющий наибольшую энтропию. Фазовый переход вакуум-вещество относится к процессам, связанным с уменьшением энтропии. Точно также, как H-теорема Больцмана и теорема Гиббса стали основными инструментами в термодинамике, для теории физического вакуума необходимо искать новый инструмент на основе обобщения H-теоремы на процессы с уменьшением энтропии. Такой прорывной подход уже наметился. Принципиально новый подход для изучения физического вакуума, открывает закон уменьшения энтропии, установленный Ю.Л. Климонтовичем . Теорема Климонтовича практически снимает запрет на возможность порождения регулярных структур континуумом. В рамках будущей теории физического вакуума, используя S-теорему Климонтовича, очевидно, появится возможность обосновать механизм возникновения дискретных частиц из непрерывного вакуума. Одним из следствий приложения S-теоремы Климонтовича к проблеме вакуума является вывод о том, что корни дискретности следует искать в непрерывности.

Процессы, приводящие к возникновению вещества, идут в направлении: континуальный вакуум, поле, вещество. Они идут в направлении космологического вектора развития (КВР) (Рис.13. 14). Эти процессы идут с уменьшением энтропии. При этом они проходят такие стадии: континуальный вакуум, унитронное поле, вещество .

На рис.11 схематически показаны различные уровни материального мира: континуальный вакуум, имеющий первичный статус, поле, имеющее вторичный статус и дискретное вещество, имеющее третичный статус.

Рис.11. Континуальный вакуум, унитронное поле, Максвелла поле, вещество.

В в класс полей физических было введено поле нового вида - унитронное поле . Унитронное поле является новым физическим объектом . Унитронное поле (унитрон) является динамическим объектом, обладающим свойством нелокальности и динамической симметрии (D-инвариантность) . D-инвариантность унитронного поля является новым видом симметрии и распространяется на непрерывную субстанцию . Унитронное поле представляет собой энергетически насыщенное состояние континуального вакуума. В отличие от известного в физике энергетически насыщенного состояния вакуума, представленного электромагнитным полем, унитронное поле обладает уникальной особенностью - оно характеризуется конвергенцией . Унитронное поле является единственным конвергирующим физическим объектом в классе полей физических. В этом уникальном признаке его основное отличие от других полей физических. Понятие конвергенции для унитрона было введено в . Подробнее особенности конвергирующего унотронного поля изложены в . При конвергенции плотность энергии увеличивается, одновременно с этим происходит уменьшение размеров области локализации энергии. Унитронное поле расширяет класс известных физических полей и является антиподом поля Максвелла. Существует предел плотности энергии унитрона. Это предельное состояние унитронного поля приводит к рождению электрона и позитрона .

Электрон и позитрон являются первыми представителями вещественного мира. Неверно, что электрон и позитрон считают объективно существующими частицами. Неверно, что электрон и позитрон считают не возникающими и не исчезающими . Настало время решать новую задачу - задачу происхождения электрона и позитрона. Эти частицы и возникают и исчезают. Они возникают из унитронного поля и аннигилируют, порождая кванты энергии.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

На рис.12 показан кадр анимации процесса рождения электронно-позитронной пары из унитронного поля. 3D модель процесса возникновения электрона и позитрона из унитронного поля приведена .

Рис.12. Схема рождения электрона и позитрона из унитронного поля.

Вещество существует в виде объектов различной сложности, которые занимают соответствующие уровни в иерархической системе мира. Представителями вещественного мира являются: электрон и позитрон, позитроний, другие элементарные частицы, атомы, молекулы, макроскопические тела, геологические системы, планеты, звезды, внутригалактические системы, Галактики, системы Галактик (рис.13) .

Рис.13. Иерархическая система мира в направлении космологического вектора развития (КВР) .

По генетической взаимосвязи континуальный вакуум, унитронное поле и вещество можно расположить в такой последовательности, как это показано на рис.14.

Рис. 14. Генезис вещества.

Предельное состояние унитронного поля является началом другого уровня организации материи - вещества. Вещество - это дискретное информационно-энергетическое воплощение унитронного поля. Вещество имеет дискретную структуру, но своим происхождением оно обязано континууму . Дискретность является главным признаком вещества. Дискретный мир начинается с электрона и позитрона.

После возникновения электронов и позитронов происходит процесс образования протона. Структурогенез протона исследовался в , где выявлен фрактальный закон формирования структуры элементарных частиц. Структурогенез протона также подчиняется фрактальному закону . На рисунке 15 показан фрагмент фрактала протона. Фрактал протона является сходящимся фракталом . Таким образом, конвергенция, начавшаяся в континууме, имеет свое естественное продолжение в структурогенезе протона. 3D модель фрагмента фрактального процесса образования протона показана .

Рис. 15. Фрагмент фрактала протона.

Рис.18. Кадр анимации процесса аннигиляции электрона и позитрона.

По генетической взаимосвязи континуальный вакуум, поле Максвелла и вещество можно расположить в такой последовательности, как это показано на рис.19.

Рис. 19. Направление процессов деструктуризации, аннигиляции, дивергенции.

Поле Максвелла - это энергетически насыщенное состояние континуального вакуума. Это электромагнитные волны, характеризующиеся дивергенцией. В процессе дивергенции плотность энергии поля уменьшается. Одновременно с этим происходит увеличение области пространства, занимаемого полем. Дивергенция является естественным продолжением процесса деструктуризации, начавшегося на вещественном уровне.

Таким образом, можно указать такие физические объекты, обладающие свойством непрерывности: континуальный вакуум, унитронное поле (унитрон), поле Максвелла. Унитронное поле и поле Максвелла являются промежуточными состояниями материи между веществом и континуальным вакуумом и представляют собой энергонасыщенные состояния континуального вакуума.

На рисунке 20 приведена схема, поясняющая этапы замкнутого природного цикла: генезис вещества, структурогенез вещества, деструктуризация, аннигиляция.

Рис. 20. Этапы замкнутого природного цикла: конвергенция, рождение электронно-позтронных пар, структурогенез вещества, деструктуризация, аннигиляция, дивергенция.

На рисунке 21 показаны материальные объекты в замкнутом природном цикле: континуальный вакуум - унитронное поле - вещество - поле Максвелла - континуальный вакуум.

Рис. 21. Материальные объекты в замкнутом природном цикле: континуальный вакуум - унитронное поле - вещество -поле Максвелла -континуальный вакуум.

Онтологическая основа мира

Изложенное выше остро ставит вопрос: "что же является основой мира? " Поле? Частица? Ответ, который мы даем - континуальный вакуум! Это пока еще непривычно. Непривычно видеть в физическом объекте, не имеющем никаких мер, ненаблюдаемом, не содержащем актуально ничего, основу мира. Подтверждение этому следует искать не столько в физике, сколько в совокупных знаниях накопленных человечеством в разных областях. Для этого нужны знания науки, философии, мифологии и религии.

Континуальный вакуум и вещество в философском понимании являются диалектическими противоположностями. В такой же диалектической связи находятся унитронное поле и поле Максвелла.

Таким образом, фундаментальной, онтологической основой мира является не дискретный "первокирпичик", не эфирная частица, а непрерывная сущность - континуальный вакуум, который, вследствие своей непрерывности, непосредственно ненаблюдаем и непосредственно никак себя не проявляет. Поскольку на роль первоосновы мира претендует столь непривычный физический объект, обладающий свойством непрерывности, то такое положение дел выводит на первый план решение следующих задач:

Раскрытие механизма происхождения электрона и позитрона;

Раскрытие механизма структурогенеза протона;

В этих двух проблемах скрыты истоки всех законов физики. Появление этих частиц происходит как следствие уменьшения энтропии унитронного поля. На границе перехода унитронного поля в дискретное вещество берут начало все фундаментальные взаимодействия и все физические законы . Здесь рождаются все фундаментальные физические и космологические константы . Эта "законоформирующая " и "константоформирующая " стадия требует пристального внимания ученых. Настало время физике от идей синтеза переходить к идеям генезиса . Настало время расширить класс физических объектов и дополнить его унитронным полем и континуальным вакуумом. Настало время исследовать физические объекты совершенно нового типа - континуальный вакуум и унитронное поле . Настало время принять в качестве одного из главных законов - закон уменьшения энтропии . На этих направлениях можно ожидать прорывные научные открытия.

Литература

В.И.Аршинов, Ю.Л.Климонтович, Ю.В.Сачков. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И РАЗВИТИЕ: ДИАЛОГ С ПРОШЛЫМ, НАСТОЯЩИМ И БУДУЩИМ.

Климонтович Ю. Л. Уменьшение энтропии в процессе самоорганизации. S-теорема. Письма в ЖТФ, 1983, т. 8.

Зельдович Я.Б. Возможно ли образование Вселенной "из ничего"? Природа, 1988, №4, с.16-27.

Мостепаненко А.М., Мостепаненко В.М. Концепция вакуума в физике и философии. Природа, 1985, №3, с.88-95.

Барашенков В.С., Юрьев М.З. О новых теориях физического вакуума. Физическая мысль Росcии, 1995, №1, с.32-40.

Коэн П.Дж. Теория множеств и континуум-гипотеза. Пер. с англ., М.: 1969.

В.Жвирблис. Не "мировой эфир", а физический вакуум.

Основы струнной теории.

Г.И. Шипов Теория физического вакуума.

Гинзбург В.Л., Фролов В.П., УФН, 153, 633 (1987).

Герловин И.Л. Основы единой теории всех взаимодействий в веществе. - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр.отд-ние, 1990.-432 с.

Косинов Н.В. Физический вакуум и природа, №1, 1999, с.24-59, с.82-104.; №2, 1999, с.16-29.; №3, 2000, с. 98-110.

Косинов Н.В., Гарбарук В.И. Вакуумное происхождение электрона. Физический вакуум и природа, N1/1999.

Косинов Н.В., Гарбарук В.И. Вещество; Материя; Поле физическое; Физический вакуум. Краткий энциклопедический словарь по эниологии.- Одесса: Энио, 2002. с. 71; с. 210; с. 256; с. 334.

Косинов Н.В. Физический вакуум и гравитация. Физический вакуум и природа, №4, 2000..

Косинов Н.В. Константные базисы новых физических теорий. Физический вакуум и природа, №5, 2002, с.69-104.

Косинов Н.В. Константы Дж. Стони.

Косинов Н.В. Унитрон - триединая субстанция вакуума. Идея, №2, 1994, с.11-17.

Косинов Н.В. Континуальный и унитронный вакуум. Физический вакуум и природа, №2, 1999, с. 22-27.

Косинов Н.В. Вакуум-гипотеза и унитрон-теорема. Физический вакуум и природа, №2, 1999, с. 30-35.

Солонар Д.П. Термодинамика и вакуум.

Болдырева Л.Б., Сотина Н.Б. Модель сверхтекучего физического вакуума. 1992г, 30с.

Косинов Н.В. Вакуумные переходы с изменением сигнатуры метрики. Идея, №4, 1996, с.11-17, Идея, №5, 1997, с.290-299.

Косинов Н.В. Эманация вещества вакуумом и проблема структурогенеза. Идея, №2, 1994, с.18-31.

Косинов Н.В. Глубины микромира и новые естественные единицы длины, массы, времени.

Л.Б.Окунь. О статье Г.Гамова, Д.Иваненко и Л.Ландау “Мировые постоянные и предельный переход”. Ядерная Физика, т,65, сс.1403-1405, 2002.