Czym w prostych słowach jest próżnia fizyczna. Co to jest próżnia fizyczna i pole grawitacyjne? Ewolucja poglądów na problematykę próżni fizycznej

Fizyczna próżnia. Pustka jest tkanką Wszechświata.

adnotacja

Próżnia fizyczna to szczególny rodzaj materii, która twierdzi, że jest podstawową zasadą świata.

Autorzy badają próżnię fizyczną jako integralny obiekt fizyczny, który nie charakteryzuje się wielością i możliwością rozkładu na części. Taki ciągły obiekt fizyczny jest najbardziej podstawowym typem rzeczywistości fizycznej. Właściwość ciągłości nadaje jej największą ogólność i nie narzuca ograniczeń właściwych wielu innym obiektom i systemom. Próżnia ciągła rozszerza klasę znanych obiektów fizycznych. Próżnia ciągła ma najwyższą entropię spośród wszystkich znanych obiektów i układów fizycznych i jest obiektem fizycznym zasadniczo niedostępnym dla obserwacji instrumentalnej. Dostępne są animacje 3D efektów próżniowych.

1. Naukowe i filozoficzne problemy próżni

Próżnia fizyczna stała się przedmiotem badań fizyki dzięki staraniom znanych naukowców: P. Diraca, R. Feynmana, J. Wheelera, W. Lamba, de Sittera, G. Casimira, G. I. Nahana,

Ya.B.Zeldovich, A.M.Mostepanenko, V.M.Mostepanenko i inni Rozumienie próżni fizycznej jako niepustej przestrzeni ukształtowało się w kwantowej teorii pola. Badania teoretyczne wskazują na realność istnienia energii drgań punktu zerowego w próżni fizycznej.

Dlatego uwagę badaczy przyciągają nowe efekty i zjawiska fizyczne w nadziei, że pozwolą im zbliżyć się do oceanu energii próżni. Osiągnięcie realnych rezultatów w zakresie praktycznego wykorzystania energii próżni fizycznej utrudnia brak zrozumienia jej natury. Tajemnica natury próżni fizycznej pozostaje jednym z nierozwiązanych problemów podstawowej fizyki.

Oznacza to, że „nic”, pozbawione specyficznych właściwości i ograniczeń właściwych zwykłym przedmiotom fizycznym, musi mieć szczególną ogólność i fundamentalność oraz,

zatem obejmować całą gamę obiektów i zjawisk fizycznych. Tym samym do kluczowych kategorii zalicza się „nic” i odrzuca się zasadę ex nigilo nigil fit (z „niczego” nic nie powstaje). Filozofowie starożytnego Wschodu argumentowali, że najbardziej fundamentalna rzeczywistość świata nie może mieć żadnych specyficznych cech i dlatego przypomina nieistnienie. Współcześni naukowcy przypisują bardzo podobne właściwości próżni fizycznej. Jednocześnie próżnia fizyczna, będąca względnym nieistnieniem i „znaczącą pustką”,

nie jest wcale najbiedniejszym, ale wręcz przeciwnie, najbardziej znaczącym, „najbogatszym” typem rzeczywistości fizycznej. Uważa się, że próżnia fizyczna, będąc potencjalnym istnieniem,

zdolne do generowania całego zbioru obiektów i zjawisk świata obserwowalnego. Zatem,

próżnia fizyczna rości sobie prawo do bycia ontologiczną podstawą materii. Pomimo tego, że rzeczywista próżnia fizyczna nie składa się z żadnych cząstek ani pól, zawiera w sobie wszystko potencjalnie. Dlatego też, ze względu na największą ogólność, może stanowić ontologiczną podstawę całej różnorodności obiektów i zjawisk w świecie. W tym sensie pustka jest najbardziej znaczącą i najbardziej podstawową esencją. Takie zrozumienie próżni fizycznej zmusza nas do uznania realności istnienia nie tylko w teoriach, ale także w Naturze i

„nic” i „coś”. Ten ostatni istnieje jako byt przejawiony – w postaci obserwowalnego świata materialno-polowego, natomiast „nic” istnieje jako byt niezamanifestowany – w postaci fizycznej próżni. W tym sensie niezamanifestowaną egzystencję należy uważać za niezależną istotę fizyczną o największej fundamentalności.

2. Manifestacja właściwości próżni fizycznej w doświadczeniach

Próżni fizycznej nie obserwuje się bezpośrednio, ale przejaw jej właściwości rejestruje się w eksperymentach. W fizyce znanych jest wiele efektów próżni. Obejmują one:

narodziny pary elektron-pozyton, efekt Lamba-Rutherforda, efekt Casimira, efekt Unruha. W wyniku polaryzacji próżni pole elektryczne naładowanej cząstki różni się od pola Coulomba. Prowadzi to do przesunięcia poziomów energii Lemba i pojawienia się anomalnego momentu magnetycznego w cząstkach. Kiedy foton oddziałuje na próżnię fizyczną, w polu jądra pojawiają się cząstki materialne - elektron i pozyton.

W 1965 r. V.L. Ginzburg i S.I. Syrovatsky wskazał, że przyspieszony proton jest niestabilny i musi rozpaść się na neutron, pozyton i neutrino. W układzie przyspieszonym musi istnieć tło termiczne różnych cząstek. Obecność tego tła znana jest jako efekt Unruha i jest powiązana z różnym stanem próżni w spoczynkowym i przyspieszonym układzie odniesienia.

Efekt Casimira polega na wytworzeniu siły, która zbliża do siebie dwie płyty w próżni. Efekt Kazimierza wskazuje na możliwość wydobycia energii mechanicznej z próżni. Rysunek 1 schematycznie przedstawia efekt Casimira w próżni fizycznej. Animację 3D tego procesu pokazano na rys. 1

Ryc.1. Manifestacja mocy Kazimierza w fizycznej próżni.

Wymienione efekty fizyczne wskazują, że próżnia nie jest pustką, ale

zachowuje się jak prawdziwy obiekt fizyczny.

3. Modele próżni fizycznej

W We współczesnej fizyce podejmuje się próby przedstawienia próżni fizycznej za pomocą różnych modeli. Wielu naukowców, począwszy od P. Diraca, próbowało znaleźć reprezentacje modelowe adekwatne do próżni fizycznej. Obecnie znane: próżnia Diraca,

Próżnia Wheelera, próżnia de Sittera, próżnia kwantowej teorii pola, próżnia Turnera-Wilczka itp.

Odkurzacz Dirac to jeden z pierwszych modeli. W nim fizyczną próżnię reprezentuje „morze”

naładowane cząstki w najniższym stanie energetycznym. Rysunek 2 przedstawia model próżni fizycznej elektronowo-pozytonowej – „morza Diraca”. Animację 3D procesów zachodzących w Morzu Diraca pokazano na ryc. 2

Ryc.2. Modelem próżni fizycznej jest „morze Diraca”.

Próżnia Wheelera składa się z geometrycznych komórek o wymiarach Plancka. Według Wheelera wszelkie właściwości świata rzeczywistego i samego świata rzeczywistego są niczym innym jak przejawem geometrii przestrzeni.

Próżnię de Sittera reprezentuje zbiór cząstek o spinie całkowitym,

w niższym stanie energetycznym. W modelu de Sittera próżnia fizyczna ma właściwość całkowicie nie związaną z żadnym stanem materii. Równanie stanu takiej próżni, łączącego ciśnienie P i gęstość energii W, ma nietypową postać: .

Przyczyna pojawienia się tak egzotycznego równania stanu związana jest z przedstawieniem próżni jako ośrodka wieloskładnikowego, w którym wprowadzono pojęcie podciśnienia w celu kompensacji oporu ośrodka wobec poruszających się cząstek. Rysunek 3 konwencjonalnie przedstawia model próżni de Sittera.

Ryc.3. Model De Sittera próżni fizycznej.

Próżnia kwantowej teorii pola zawiera wszelkiego rodzaju cząstki w stanie wirtualnym.

Cząsteczki te mogą pojawić się w świecie rzeczywistym jedynie na krótki czas, a następnie powrócić do stanu wirtualnego. Rysunek 4 przedstawia próżniowy model kwantowej teorii pola. Animację 3D procesu pojawiania się i znikania cząstek wirtualnych pokazano na rysunku 4.

Ryc.4. Model próżni fizycznej w kwantowej teorii pola.

Próżnię Turnera-Vilczka reprezentują dwa przejawy - „prawdziwa” próżnia i

„fałszywa” próżnia. To, co w fizyce uważa się za najniższy stan energetyczny, to tzw

„fałszywą” próżnią, a prawdziwy stan zerowy znajduje się niżej na drabinie energetycznej. Uważa się, że „fałszywa” próżnia może przekształcić się w stan „prawdziwej” próżni.

„nagich” cząstek elementarnych. Każdy rodzaj próżni składa się z rzeczy, które się nie manifestują

podprzestrzeń „laboratoryjna” cząstek elementarnych próżni, z których każda składa się z pary fermion-antyfermion „gołych” cząstek elementarnych. W podstawowej teorii pola istnieje dziewięć rodzajów próżni. W świecie fizycznym zauważalnie widoczne są tylko dwa rodzaje próżni, które mają największą gęstość - próżnia protonowo-antyprotonowa i próżnia elektronowa.

próżnia pozytonowa. Według Gerlovina główne właściwości „laboratoryjnej” próżni fizycznej, na przykład stała dielektryczna, są określone przez właściwości protonu

próżnia antyprotonowa.

Fitonowy model próżni zakłada, że niezakłócona próżnia składa się z fitonów zagnieżdżonych w sobie i mających przeciwne spiny. Według autorów tego modelu ośrodek taki jest średnio neutralny, ma zerową energię i zerowy spin.

Próżnia fizyczna jako model cieczy kwantowej składa się z cząstek fotonicznych (f – cząstki). W tym modelu cząstki fotoniczne są ułożone w określonej kolejności, niczym sieć krystaliczna.

Próżnię fizyczną można również przedstawić jako nadciekłą ciecz składającą się z par fermion-antyfermion o niezerowej masie spoczynkowej.

Istniejące modele próżni fizycznej są bardzo sprzeczne. Jednak większość proponowanych koncepcji i modelowych reprezentacji próżni fizycznej jest nie do utrzymania zarówno teoretycznie, jak i eksperymentalnie. Dotyczy to zarówno „Morza Diraca”, jak i modelu

„przestrzeni warstwowych” i innych modeli. Dzieje się tak dlatego, że w porównaniu do wszystkich innych typów rzeczywistości fizycznej, próżnia fizyczna posiada szereg paradoksalnych właściwości, co stawia ją wśród obiektów trudnych do modelowania. Mnogość różnych reprezentacji modelowych próżni wskazuje, że wciąż nie ma modelu adekwatnego do rzeczywistej próżni fizycznej.

4. Problemy tworzenia teorii próżni fizycznej

z jednej strony polega na tym, aby nie przedstawiać próżni fizycznej jako obiektu geometrycznego, z drugiej strony na pozostawieniu próżni fizycznej w statusie bytu fizycznego, nie podchodząc do jej badania od strony mechanistycznej. Stworzenie spójnej teorii próżni fizycznej wymaga przełomowych pomysłów, które wykraczają daleko poza tradycyjne podejścia.

poprzedzać to. Najwyraźniej teoria kwantowa powinna być konsekwencją i kontynuacją teorii próżni fizycznej, gdyż próżni fizycznej przypisuje się rolę najbardziej podstawowej istoty fizycznej, rolę podstawy świata. Przyszła teoria próżni fizycznej musi spełniać zasadę korespondencji. W tym przypadku teoria próżni fizycznej powinna w naturalny sposób przekształcić się w teorię kwantową. Aby zbudować teorię próżni fizycznej, ważne jest uzyskanie odpowiedzi na pytanie: „jakie stałe odnoszą się do próżni fizycznej?” Jeżeli przyjmiemy, że próżnia fizyczna jest podstawą ontologiczną świata, to jej stałe powinny działać jako podstawa ontologiczna wszystkich stałych fizycznych. Zbadano ten problem i zaproponowano pięć pierwotnych superstałych, z których wyprowadzono podstawowe stałe fizyczne i kosmologiczne. Stałe te można przypisać próżni fizycznej. Na ryc. Rysunek 5 przedstawia pięć uniwersalnych superstałych fizycznych i ich wartości.

Ryż. 5. Uniwersalne superstałe fizyczne.

Zeldovich zajął się jeszcze bardziej ambitnym zadaniem – powstaniem całego Wszechświata z próżni. Pokazał, że nie można łamać mocno ustalonych praw Natury. Ściśle przestrzegane są prawo zachowania ładunku elektrycznego i prawo zachowania energii. Jedynym prawem, które nie jest spełnione podczas narodzin Wszechświata z próżni, jest prawo zachowania ładunku barionowego. Nie jest jasne, dokąd poszła ogromna ilość antymaterii,

które w równych ilościach z materią powinny pojawić się z fizycznej próżni.

5. Fiasko koncepcji próżni dyskretnej

próżnia nie doprowadziła do zrozumienia istoty próżni fizycznej. Status tego typu rzeczywistości fizycznej, takiej jak dyskretne cząstki, jest zawsze drugorzędny. Raz po raz pojawia się zadanie wyjaśnienia pochodzenia odrębnych cząstek i w związku z tym poszukiwanie bardziej fundamentalnej istoty.

dlatego w zasadzie nie może pełnić roli fundamentalnej podstawy świata.

Dlatego próżnia fizyczna nie powinna mieć cech charakterystycznych dla materii. To nie musi być dyskretne. Jest antypodą substancji. Jego główną cechą jest ciągłość.

Świadomość systemowej organizacji świata materialnego i materialnej jedności świata,

jest największym osiągnięciem myśli ludzkiej. Do tego systemu świata dodany został kolejny podsystem – próżnia fizyczna. Jednakże istniejący system poziomów strukturalnych organizacji światowej nadal wygląda na niekompletny. Nie koncentruje się na genetycznym związku poziomów i naturalnego rozwoju. Nie jest kompletna od dołu i od góry.

Niekompletność od dołu zakłada wyjaśnienie największej tajemnicy natury - mechanizmu pochodzenia dyskretnej materii z ciągłej próżni. Niekompletność z góry wymaga ujawnienia nie mniejszej tajemnicy - związku między fizyką mikroświata a fizyką Wszechświata.

Uważa się, że obiekty fizyczne o mniejszych wymiarach mają więcej podstaw do pretendowania do statusu podstawowego. W trendzie przechodzenia do obiektów fundamentalnych,

Mające mniejszy wymiar, obiecujące, naszym zdaniem, jest podejście V. Zhvirblisa.

Zhvirblis twierdzi, że próżnia fizyczna jest ciągłym środowiskiem materialnym. Przez analogię z

„Nitka Peano”, nieskończenie gęsto wypełniająca przestrzeń dwuwymiarową, umownie podzieloną na kwadraty, autor proponuje nowy model próżni fizycznej – „nić Zhvirblisa”, nieskończenie gęsto wypełniającą przestrzeń trójwymiarową, umownie podzieloną na czworościany.

Rysunek 6 przedstawia model próżni Zhvirblisa.

Ryż. 6. Wątek Zhvirblis.

Naszym zdaniem jest to duży przełom w zrozumieniu istoty próżni fizycznej jako fundamentalnej podstawy świata. Zhvirblis, w przeciwieństwie do innych naukowców, nie uważa ośrodka wieloskładnikowego, ale jednowymiarowy obiekt matematyczny - „nić Zhvirblisa” - za model fizycznej próżni. W odróżnieniu od wszystkich znanych modeli, w jego modelu dyskretność i wielość zajmują najmniejsze miejsce – wykorzystywany jest jednowymiarowy obiekt matematyczny. W granicach rozumie się, że gdy przestrzeń jest wypełniona supergęście, ośrodek staje się ciągły.

Rycina 7 przedstawia tendencję w kierunku obiektów o mniejszych wymiarach. Uważamy, że w tym nurcie poszukiwania obiektu najbardziej podstawowego zabrakło decydującego kroku – przejścia do obiektu zerowymiarowego. Zbadano ten problem i zaproponowano, że próżnia fizyczna, w przeciwieństwie do tradycyjnego rozumienia, jest przedstawiana jako zerowymiarowy obiekt fizyczny.

Ryc.7. Kierunek w teoriach fizycznych: przejście od obiektów trójwymiarowych do obiektów zerowymiarowych.

jednostki i mogą równie dobrze działać jako konkurenci dla jednostek Plancka. Zbadano jednostki Plancka i Stoney'a oraz zaproponowano nowe układy jednostek naturalnych,

związane z głębokimi poziomami organizacji materii w mikrokosmosie poniżej poziomu Plancka.

Nowe układy jednostek naturalnych tworzą stała grawitacyjna G, ładunek elektronu e, prędkość światła c, stała Rydberga R∞, stała Hubble'a H0.

Dla porównania na rys. 8 przedstawiono wartości jednostek naturalnych Plancka, jednostek naturalnych George’a Stoney’a oraz nowych jednostek naturalnych.

Ryż. 8. Jednostki naturalne M. Plancka, jednostki naturalne J. Stoneya i nowe jednostki naturalne.

Podejście, w którym uważa się, że próżnia fizyczna istnieje w postaci ośrodka ciągłego, jest obiecujące. Dzięki takiemu podejściu do próżni fizycznej można wyjaśnić jej nieobserwowalność. Nieobserwowalności próżni fizycznej nie należy wiązać z niedoskonałością przyrządów i metod badawczych. Fizyczna próżnia, ośrodek zasadniczo nieobserwowalny, jest bezpośrednią konsekwencją jej ciągłości. Można zaobserwować jedynie wtórne przejawy próżni fizycznej – pole i materię. W przypadku ciągłego obiektu fizycznego nie można określić żadnych innych właściwości poza właściwością ciągłości. Do przedmiotu ciągłego nie można zastosować żadnych miar; jest to przeciwieństwo wszystkiego, co dyskretne.

Fizyka na przykładzie problemu próżni fizycznej staje przed zderzeniem ciągłości i dyskretności, z którym spotykała się matematyka w teorii mnogości. Próbę rozwiązania sprzeczności pomiędzy ciągłością a dyskretnością w matematyce podjął Cantor (hipoteza kontinuum Cantora). Ani jej autor, ani inni wybitni matematycy nie byli w stanie udowodnić tej hipotezy. Przyczyna niepowodzenia została już wyjaśniona. Zgodnie z wnioskami P. Cohena: sama idea wielorakiej, dyskretnej struktury kontinuum jest fałszywa. Rozszerzając ten wynik na próżnię kontinuum, można stwierdzić: „idea wielokrotnej lub dyskretnej struktury próżni fizycznej jest fałszywa”.

Biorąc pod uwagę paradoksalne właściwości i znaki, można stwierdzić, że próżnia kontinuum jest nowym rodzajem rzeczywistości fizycznej, z którym fizyka się jeszcze nie spotkała.

6. Kryteria fundamentalności

W z uwagi na to, że próżnia fizyczna rości sobie ponadto status zasadniczy,

nawet na ontologicznym podłożu materia powinna mieć jak największą ogólność i nie powinna mieć cech prywatnych, charakterystycznych dla wielu obserwowalnych obiektów i zjawisk. Wiadomo, że nadanie obiektowi jakiegokolwiek dodatkowego atrybutu zmniejsza uniwersalność tego obiektu. Na przykład nożyczki są koncepcją uniwersalną. Dodanie dowolnego atrybutu zawęża krąg przedmiotów objętych tym pojęciem (nożyczki domowe,

obróbka metali, dekarstwo, tarcza, gilotyna, krawiec itp.). Dochodzimy zatem do wniosku, że statusu ontologicznego może domagać się byt pozbawiony jakiegokolwiek

lub cech, miar, struktury i których w zasadzie nie da się modelować, gdyż wszelkie modelowanie wiąże się z wykorzystaniem odrębnych obiektów i nadaniem modelowanemu obiektowi określonych cech i miar. Byt fizyczny pretendujący do statusu podstawowego nie musi być złożony, ponieważ byt złożony ma status wtórny w stosunku do swoich składników.

Zatem wymóg fundamentalności i pierwszeństwa obiektu fizycznego pociąga za sobą spełnienie następujących podstawowych warunków:

1. Nie bądź złożony.

2. Mają najmniejszą liczbę znaków, właściwości i cech.

3. Mają największą wspólność dla całej gamy obiektów i zjawisk.

4. Być potencjalnie wszystkim, ale tak naprawdę niczym.

5. Nie miej żadnych środków.

Nie być złożonym oznacza nie zawierać niczego poza sobą, tj. być obiektem kompletnym. Jeśli chodzi o drugi warunek, idealnym wymogiem powinien być brak jakichkolwiek znaków. Posiadanie największej ogólności dla całej różnorodności obiektów i zjawisk oznacza brak cech przedmiotów prywatnych, specyficznych, gdyż jakakolwiek specyfikacja zawęża ogólność. Być potencjalnie wszystkim, a tak naprawdę niczym – to znaczy pozostać nieobserwowalnym, a jednocześnie być podstawą wszystkiego, co istnieje. Nie mieć miar oznacza być przedmiotem ciągłym.

Te pięć warunków prymatu i fundamentalności jest niezwykle zgodnych ze światopoglądem starożytnych filozofów, w szczególności przedstawicieli szkoły Platona. Oni uwierzyli

że świat powstał z fundamentalnej esencji – z pierwotnego Chaosu. Według ich poglądów Chaos dał początek wszystkim istniejącym strukturom Kosmosu. Jednocześnie uważali Chaos za stan systemu, który pozostaje w fazie końcowej, gdy wszelkie możliwości uzewnętrznienia się jego właściwości i znaków zostaną w jakiś sposób warunkowo wyeliminowane.

Aby zrozumieć Naturę
musisz nauczyć się słyszeć,
co mówi cisza i zobacz
co zawiera pustka.

adnotacja

Próżnia fizyczna to szczególny rodzaj materii, która twierdzi, że jest podstawową zasadą świata. Autorzy badają próżnię fizyczną jako integralny obiekt fizyczny, który nie charakteryzuje się wielością i możliwością rozkładu na części. Taki ciągły obiekt fizyczny jest najbardziej podstawowym typem rzeczywistości fizycznej. Właściwość ciągłości nadaje jej największą ogólność i nie narzuca ograniczeń właściwych wielu innym obiektom i systemom. Próżnia ciągła rozszerza klasę znanych obiektów fizycznych. Próżnia ciągła ma najwyższą entropię spośród wszystkich znanych obiektów i układów fizycznych i jest obiektem fizycznym zasadniczo niedostępnym dla obserwacji instrumentalnej. Dostępne są animowane modele 3D efektów próżni.

Naukowe i filozoficzne problemy próżni

Próżnia fizyczna stała się przedmiotem badań fizyki dzięki staraniom znanych naukowców: P. Diraca, R. Feynmana, J. Wheelera, W. Lamba, de Sittera, G. Casimira, G. I. Naana, Ya. B. Zeldovicha, A. M. Mostepanenko V. M. Mostepanenko i wsp. Rozumienie próżni fizycznej jako niepustej przestrzeni ukształtowało się w kwantowej teorii pola. Badania teoretyczne wskazują na realność istnienia energii drgań punktu zerowego w próżni fizycznej. Dlatego uwagę badaczy przyciągają nowe efekty i zjawiska fizyczne w nadziei, że pozwolą im zbliżyć się do oceanu energii próżni. Osiągnięcie realnych rezultatów w zakresie praktycznego wykorzystania energii próżni fizycznej utrudnia brak zrozumienia jej natury. Tajemnica natury próżni fizycznej pozostaje jednym z nierozwiązanych problemów podstawowej fizyki.

Naukowcy uważają próżnię fizyczną za szczególny stan materii, który twierdzi, że jest podstawową zasadą świata. W wielu koncepcjach filozoficznych kategorię „nic” uważa się za podstawę świata. Nic nie jest uważane za pustkę, ale jest uważane za „pustkę treści”. Oznacza to, że „nic”, pozbawione specyficznych właściwości i ograniczeń właściwych zwykłym przedmiotom fizycznym, musi mieć szczególną ogólność i fundamentalność, a zatem obejmować całą różnorodność obiektów i zjawisk fizycznych. Zatem „nic” zostaje włączone do kluczowych kategorii i zasada zostaje odrzucona ex nigilo nigil pasuje(z „niczego” nic nie powstaje). Filozofowie starożytnego Wschodu argumentowali, że najbardziej fundamentalna rzeczywistość świata nie może mieć żadnych specyficznych cech i dlatego przypomina nieistnienie. Współcześni naukowcy przypisują bardzo podobne właściwości próżni fizycznej. Jednocześnie próżnia fizyczna, będąca względnym nieistnieniem i „sensowną pustką”, nie jest wcale najbiedniejszą, a wręcz przeciwnie, najbardziej znaczącą, najbogatszą rzeczywistością fizyczną. Uważa się, że próżnia fizyczna, będąc istnieniem potencjalnym, jest w stanie wygenerować cały zespół obiektów i zjawisk świata obserwowalnego. Zatem próżnia fizyczna twierdzi, że jest ontologiczną podstawą materii. Pomimo tego, że rzeczywista próżnia fizyczna nie składa się z żadnych cząstek ani pól, zawiera w sobie wszystko potencjalnie. Dlatego też, ze względu na największą ogólność, może stanowić ontologiczną podstawę całej różnorodności obiektów i zjawisk w świecie. W tym sensie pustka jest najbardziej znaczącym i najbardziej podstawowym bytem. Takie zrozumienie próżni fizycznej zmusza nas do uznania realności istnienia nie tylko w teoriach, ale także w Naturze, zarówno „nic”, jak i „coś”. Ten ostatni istnieje jako byt przejawiony – w postaci obserwowalnego świata materialno-polowego, natomiast „nic” istnieje jako byt niezamanifestowany – w postaci fizycznej próżni. W tym sensie niezamanifestowaną egzystencję należy uważać za niezależną istotę fizyczną o największej fundamentalności.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Manifestacja właściwości próżni fizycznej w doświadczeniach

Próżni fizycznej nie obserwuje się bezpośrednio, ale przejaw jej właściwości rejestruje się w eksperymentach. W fizyce znanych jest wiele efektów próżni. Należą do nich: powstanie pary elektron-pozyton, efekt Lamba-Rutherforda, efekt Casimira, efekt Unruha. W wyniku polaryzacji próżni pole elektryczne naładowanej cząstki różni się od pola Coulomba. Prowadzi to do przesunięcia poziomów energii Lemba i pojawienia się anomalnego momentu magnetycznego w cząstkach. Kiedy foton oddziałuje na próżnię fizyczną, w polu jądra pojawiają się cząstki materialne - elektron i pozyton.

Ryc.1. Manifestacja mocy Kazimierza w fizycznej próżni.

Wymienione efekty fizyczne wskazują, że próżnia nie jest próżnią, ale działa jak rzeczywisty obiekt fizyczny.

Modele próżni fizycznej

We współczesnej fizyce podejmuje się próby przedstawienia próżni fizycznej za pomocą różnych modeli. Wielu naukowców, począwszy od P. Diraca, próbowało znaleźć reprezentacje modelowe adekwatne do próżni fizycznej. Obecnie znane: próżnia Diraca, próżnia Wheelera, próżnia de Sittera, próżnia kwantowej teorii pola, próżnia Turnera-Wilczka itp.

Odkurzacz Dirac to jeden z pierwszych modeli. W nim próżnię fizyczną reprezentuje „morze” naładowanych cząstek w najniższym stanie energetycznym. Rysunek 2 przedstawia model próżni fizycznej elektronowo-pozytonowej – „morza Diraca”. Pokazano model 3D procesów zachodzących w Morzu Diraca

Ryc.2. Modelem próżni fizycznej jest „morze Diraca”.

Próżnię de Sittera reprezentuje zbiór cząstek o spinie całkowitym, które znajdują się w najniższym stanie energetycznym. W modelu de Sittera próżnia fizyczna ma właściwość całkowicie nie związaną z żadnym stanem materii. Równanie stanu takiej próżni, łączącego ciśnienie P i gęstość energii W, ma nietypową postać:

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Ryc.3. Model De Sittera próżni fizycznej.

Próżnia kwantowej teorii pola zawiera wszelkiego rodzaju cząstki w stanie wirtualnym. Cząsteczki te mogą pojawić się w świecie rzeczywistym jedynie na krótki czas, a następnie powrócić do stanu wirtualnego. Rysunek 4 przedstawia próżniowy model kwantowej teorii pola. Pokazano trójwymiarowy model procesu pojawiania się i znikania cząstek wirtualnych

Ryc.4. Model próżni fizycznej w kwantowej teorii pola.

Próżnię Turnera-Vilczka reprezentują dwa przejawy - próżnia „prawdziwa” i próżnia „fałszywa”. To, co w fizyce uważa się za najniższy stan energetyczny, jest „fałszywą” próżnią, a prawdziwy stan zerowy znajduje się niżej na drabinie energetycznej. Uważa się, że „fałszywa” próżnia może przekształcić się w stan „prawdziwej” próżni.

Próżnia Gerlovina jest reprezentowana przez kilka przejawów. I.L. Gerlovin opracował specyficzną wersję „Ujednoliconej Teorii Pola”. Swoją wersję tej teorii nazwał „podstawową teorią pola”. Podstawowa teoria pola opiera się na fizycznym i matematycznym modelu „przestrzeni włóknistych”. Próżnia fizyczna, zgodnie z podstawową teorią pola, jest mieszaniną kilku rodzajów próżni, zgodnie z rodzajem „nagich” cząstek elementarnych, które je tworzą. Każdy rodzaj próżni składa się z elementarnych cząstek próżni, które nie manifestują się w podprzestrzeni „laboratoryjnej”, z których każda składa się z pary fermion-antyfermion „nagich” cząstek elementarnych. W podstawowej teorii pola istnieje dziewięć rodzajów próżni. W świecie fizycznym zauważalnie widoczne są tylko dwa rodzaje próżni, które mają największą gęstość - próżnia protonowo-antyprotonowa i próżnia elektronowo-pozytonowa. Według Gerlovina główne właściwości „laboratoryjnej” próżni fizycznej, na przykład stała dielektryczna, są określone przez właściwości próżni protonowo-antyprotonowej.

B przedstawia fitonowy model próżni. Zakłada się, że próżnia niezakłócona składa się z fitonów zagnieżdżonych w sobie i mających przeciwne spiny. Według autorów tego modelu ośrodek taki jest średnio neutralny, ma zerową energię i zerowy spin.

W próżni jest reprezentowany przez ciecz kwantową. Ciecz kwantowa jako model próżni fizycznej składa się z cząstek fotonicznych (f – cząstki). W tym modelu cząstki fotoniczne są ułożone w określonej kolejności, niczym sieć krystaliczna.

W próżni jest reprezentowany przez nadciekłą ciecz składającą się z par fermion-antyfermion o niezerowej masie spoczynkowej.

Istniejące modele próżni fizycznej są bardzo sprzeczne. Jak zauważono, większość proponowanych koncepcji i modelowych reprezentacji próżni fizycznej jest nie do utrzymania zarówno teoretycznie, jak i eksperymentalnie. Dotyczy to „morza Diraca”, modelu „przestrzeni warstwowych” i innych modeli. Dzieje się tak dlatego, że w porównaniu do wszystkich innych typów rzeczywistości fizycznej, próżnia fizyczna posiada szereg paradoksalnych właściwości, co stawia ją wśród obiektów trudnych do modelowania. Mnogość różnych reprezentacji modelowych próżni wskazuje, że wciąż nie ma modelu adekwatnego do rzeczywistej próżni fizycznej.

Problemy tworzenia teorii próżni fizycznej

Współczesna fizyka znajduje się u progu przejścia od pojęciowych koncepcji próżni fizycznej do teorii próżni fizycznej. Współczesne koncepcje próżni fizycznej mają istotną wadę - są obciążone podejściem geometrycznym. Problemem z jednej strony nie jest przedstawienie próżni fizycznej jako obiektu geometrycznego, z drugiej zaś pozostawienie próżni fizycznej w statusie bytu fizycznego, a nie podejście do jej badania od strony mechanistycznej. Stworzenie spójnej teorii próżni fizycznej wymaga przełomowych pomysłów, które wykraczają daleko poza tradycyjne podejścia.

Rzeczywistość jest taka, że w ramach fizyki kwantowej, która zrodziła samo pojęcie próżni fizycznej, teoria próżni nie miała miejsca. Nie było możliwe stworzenie teorii próżni w ramach koncepcji klasycznych. Coraz bardziej oczywiste staje się, że „strefa życia” przyszłej teorii próżni fizycznej powinna znajdować się poza granicami fizyki kwantowej i najprawdopodobniej ją poprzedzać. Najwyraźniej teoria kwantowa powinna być konsekwencją i kontynuacją teorii próżni fizycznej, gdyż próżni fizycznej przypisuje się rolę najbardziej podstawowej istoty fizycznej, rolę podstawy świata. Przyszła teoria próżni fizycznej musi spełniać zasadę korespondencji. W tym przypadku teoria próżni fizycznej powinna w naturalny sposób przekształcić się w teorię kwantową. Aby zbudować teorię próżni fizycznej, ważne jest uzyskanie odpowiedzi na pytanie: „jakie stałe odnoszą się do próżni fizycznej?” Jeżeli przyjmiemy, że próżnia fizyczna jest podstawą ontologiczną świata, to jej stałe powinny działać jako podstawa ontologiczna wszystkich stałych fizycznych. Problem ten badano, proponując pięć pierwotnych superstałych, z których wywodzą się podstawowe stałe fizyczne i kosmologiczne. Stałe te można przypisać próżni fizycznej. Na ryc. Rysunek 5 przedstawia pięć uniwersalnych superstałych fizycznych i ich wartości.

Ryż. 5. Uniwersalne superstałe fizyczne.

Obecnie dominuje koncepcja, że uważa się, że materia pochodzi z próżni fizycznej, a właściwości materii wynikają z właściwości próżni fizycznej. Koncepcję tę wyznawali P. Dirac, F. Hoyle, Ya.B. Zeldovich, E. Tryon i inni. Zeldovich zbadał jeszcze bardziej ambitny problem - pochodzenie całego Wszechświata z próżni. Pokazał, że nie można łamać mocno ustalonych praw Natury. Ściśle przestrzegane są prawo zachowania ładunku elektrycznego i prawo zachowania energii. Jedynym prawem, które nie jest spełnione podczas narodzin Wszechświata z próżni, jest prawo zachowania ładunku barionowego. Nie jest jasne, dokąd poszła ogromna ilość antymaterii, która w równych ilościach z materią powinna pojawić się z fizycznej próżni.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Niespójność koncepcji dyskretnej próżni

Pomysł, że jakiekolwiek dyskretne cząstki mogą stanowić podstawę fizycznej próżni, okazał się nie do utrzymania zarówno w kategoriach teoretycznych, jak i praktycznych. Takie idee są sprzeczne z podstawowymi zasadami fizyki, takimi jak zasada wykluczenia Pauliego. Jeśli założymy, że próżnia fizyczna składa się z cząstek o spinie całkowitym, to ponownie pojawiają się problemy na wzór egzotycznego równania stanu, jak to ma miejsce na przykład w modelu de Sittera.

Jak uważał P. Dirac, z próżni fizycznej powstaje materia dyskretna. Oznacza to, że próżnia fizyczna musi genetycznie poprzedzać materię. Aby zrozumieć istotę próżni fizycznej, należy zerwać ze stereotypowym rozumieniem” składać się z…„Przyzwyczailiśmy się do tego, że nasza atmosfera jest gazem złożonym z cząsteczek. Przez długi czas w nauce dominowało pojęcie „eteru”. A teraz można spotkać zwolenników koncepcji świetlistego eteru czy istnienia w fizyczna próżnia gazu hipotetycznych cząstek. Wszelkie próby znalezienia miejsca dla „eteru” „lub innych dyskretnych obiektów w koncepcjach próżni lub modelach próżni nie doprowadziły do zrozumienia istoty próżni fizycznej. Status tej próżni rodzaj rzeczywistości fizycznej, taki jak dyskretne cząstki, jest zawsze drugorzędny.Ciągle na nowo pojawia się zadanie wyjaśnienia pochodzenia odrębnych cząstek i, w związku z tym, poszukiwanie bardziej fundamentalnej esencji.

Możemy stwierdzić, że koncepcje dyskretnej próżni są zasadniczo nie do utrzymania. Cały rozwój fizyki pokazał, że żadna cząstka nie może twierdzić, że jest fundamentalna i stanowi podstawę wszechświata. Dyskretność jest cechą materii. Materia nie ma statusu pierwotnego, pochodzi z próżni fizycznej, zatem w zasadzie nie może stanowić fundamentalnej podstawy świata. Dlatego próżnia fizyczna nie powinna mieć cech charakterystycznych dla materii. To nie musi być dyskretne. Jest antypodą substancji. Jego główną cechą jest ciągłość.

Świadomość systemowej organizacji świata materialnego i materialnej jedności świata jest największym osiągnięciem myśli ludzkiej. Do tego systemu świata dodany został kolejny podsystem – próżnia fizyczna. Jednakże istniejący system poziomów strukturalnych organizacji światowej nadal wygląda na niekompletny. Nie koncentruje się na genetycznym związku poziomów i naturalnego rozwoju. Nie jest kompletna od dołu i od góry. Niekompletność od dołu polega na wyjaśnieniu największej tajemnicy natury - mechanizmu powstawania dyskretnej materii z ciągłej próżni. Niekompletność z góry wymaga ujawnienia nie mniejszej tajemnicy - związku między fizyką mikroświata a fizyką Wszechświata.

Współczesne teorie fizyczne, próbując znaleźć podstawowe obiekty fizyczne, wykazują tendencję do przechodzenia od cząstek – obiektów trójwymiarowych, do obiektów nowego typu, które mają mniejsze wymiary. Na przykład w teorii superstrun wymiary obiektów superstrun są znacznie mniejsze niż wymiary przestrzeni. Struny podstawowe są rozumiane jako obiekty jednowymiarowe. Są nieskończenie cienkie, a ich długość wynosi około 10 -33 cm. Uważa się, że obiekty fizyczne o mniejszych wymiarach mają więcej podstaw do pretendowania do statusu podstawowego. W trendzie przechodzenia do obiektów podstawowych, które mają niższy wymiar, naszym zdaniem podejście V. Zhvirblisa jest obiecujące. Zhvirblis twierdzi, że próżnia fizyczna jest ciągłym środowiskiem materialnym. Przez analogię do „nici Peano”, która nieskończenie gęsto wypełnia przestrzeń dwuwymiarową, umownie podzieloną na kwadraty, autor proponuje nowy model próżni fizycznej – „nić Zhvirblisa”, nieskończenie gęsto wypełniającą przestrzeń trójwymiarową, tradycyjnie podzielone na czworościany.

Ryż. 6. Model próżniowy Zhvirblisa (nić Zhvirblisa).

Rycina 7 przedstawia tendencję w kierunku obiektów o mniejszych wymiarach. Uważamy, że w tym nurcie poszukiwania obiektu najbardziej podstawowego zabrakło decydującego kroku – przejścia do obiektu zerowymiarowego. Problem ten badano w, gdzie próżnia fizyczna, w przeciwieństwie do tradycyjnego rozumienia, jest przedstawiana jako zerowymiarowy obiekt fizyczny.

Ryc.7. Kierunek w teoriach fizycznych: przejście od obiektów trójwymiarowych do obiektów zerowymiarowych.

Podstawowe obiekty w teorii superstrun mają wymiary Plancka. Jednakże nie ma jeszcze przekonujących dowodów na to, że „plankeony” lub „superstruny” stanowią podstawę świata. Nie ma powodu sądzić, że nie ma obiektów o wymiarach mniejszych od Plancka. W tym kontekście należy zauważyć, że jednostki naturalne Plancka nie są jedynymi. W fizyce znane są stałe George'a Stoney'a, utworzone przez kombinację stałych G, c, e. Mają mniejsze wartości w porównaniu do jednostek Plancka i mogą równie dobrze działać jako konkurenci dla jednostek Plancka. Badano jednostki Plancka i jednostki Stoneya, gdzie zaproponowano nowe układy jednostek naturalnych związanych z głębokimi poziomami organizacji materii w mikrokosmosie poniżej poziomu Plancka. Stała grawitacyjna tworzy nowe układy jednostek naturalnych G, ładunek elektronowy mi, prędkość światła C, stała Rydberga R∞, stała Hubble'a H 0.

Dla porównania na rys. 8 przedstawiono wartości jednostek naturalnych Plancka, jednostek naturalnych George’a Stoney’a oraz nowych jednostek naturalnych.

Podejście, w którym uważa się, że próżnia fizyczna istnieje w postaci ośrodka ciągłego, jest obiecujące. Dzięki takiemu podejściu do próżni fizycznej można wyjaśnić jej nieobserwowalność. Nieobserwowalności próżni fizycznej nie należy wiązać z niedoskonałością przyrządów i metod badawczych. Fizyczna próżnia – ośrodek zasadniczo nieobserwowalny – jest bezpośrednią konsekwencją jej ciągłości. Można zaobserwować jedynie wtórne przejawy próżni fizycznej – pole i materię. W przypadku ciągłego obiektu fizycznego nie można określić żadnych innych właściwości poza właściwością ciągłości. Do przedmiotu ciągłego nie można zastosować żadnych miar; jest to przeciwieństwo wszystkiego, co dyskretne.

Fizyka na przykładzie problemu próżni fizycznej staje przed zderzeniem ciągłości i dyskretności, z którym spotykała się matematyka w teorii mnogości. Próbę rozwiązania sprzeczności pomiędzy ciągłością a dyskretnością w matematyce podjął Cantor (hipoteza kontinuum Cantora). Ani jej autor, ani inni wybitni matematycy nie byli w stanie udowodnić tej hipotezy. Przyczyna niepowodzenia została już wyjaśniona. Zgodnie z wnioskami P. Cohena: sama idea wielorakiej, dyskretnej struktury kontinuum jest fałszywa. Rozszerzając ten wynik na próżnię kontinuum, możemy stwierdzić: „ idea wielokrotnej lub dyskretnej struktury próżni fizycznej jest fałszywa".

Biorąc pod uwagę paradoksalne właściwości i znaki, można stwierdzić, że ciągła próżnia to nowy rodzaj rzeczywistości fizycznej, z którym fizyka jeszcze się nie spotkała.

Kryteria fundamentalności

Z uwagi na to, że próżnia fizyczna rości sobie prawo do posiadania statusu fundamentalnego zresztą nawet do ontologicznej podstawy materii, powinna ona charakteryzować się jak największą ogólnością i nie powinna posiadać szczególnych cech charakterystycznych dla wielu obserwowalnych obiektów i zjawisk. Wiadomo, że nadanie obiektowi jakiegokolwiek dodatkowego atrybutu zmniejsza uniwersalność tego obiektu. Na przykład nożyczki są koncepcją uniwersalną. Dodanie jakiegokolwiek atrybutu zawęża krąg przedmiotów objętych tym pojęciem (nożyczki domowe, nożyczki hydrauliki, nożyczki dekarskie, nożyczki krążkowe, nożyczki gilotynowe, nożyczki krawieckie itp.). Dochodzimy zatem do wniosku, że status ontologiczny może mieć byt pozbawiony jakichkolwiek cech, miar, struktury i w zasadzie nie dający się modelować, gdyż wszelkie modelowanie wiąże się z wykorzystaniem obiektów dyskretnych i nadaniem modelowanemu obiektu specyficznych cechy i środki. Byt fizyczny pretendujący do statusu podstawowego nie musi być złożony, ponieważ byt złożony ma status wtórny w stosunku do swoich składników.

Zatem wymóg fundamentalności i pierwszeństwa obiektu fizycznego pociąga za sobą spełnienie następujących podstawowych warunków:

Nie bądź złożony.

Mają najmniejszą liczbę znaków, właściwości i cech.

Mają największą wspólność dla całej gamy obiektów i zjawisk.

Być potencjalnie wszystkim, ale tak naprawdę niczym.

Nie miej żadnych środków.

Te pięć warunków prymatu i fundamentalności jest niezwykle zgodnych ze światopoglądem starożytnych filozofów, w szczególności przedstawicieli szkoły Platona. Wierzyli, że świat powstał z fundamentalnej esencji – z pierwotnego Chaosu. Według ich poglądów Chaos dał początek wszystkim istniejącym strukturom Kosmosu. Jednocześnie uważali Chaos za stan systemu, który pozostaje w fazie końcowej, gdy wszelkie możliwości uzewnętrznienia się jego właściwości i znaków zostaną w jakiś sposób warunkowo wyeliminowane.

Ciągła próżnia

Tych pięciu wymagań nie spełnia żaden dyskretny obiekt świata materialnego, ani żadne pojedyncze skwantowane pole. Wynika z tego, że wymagania te mogą być spełnione jedynie przez przedmiot integralny. Dlatego próżnia fizyczna, jeśli jest uważana za najbardziej podstawowy stan materii, musi być ciągła.

Fizyka nie spotkała się jeszcze z takim obiektem fizycznym - nieobserwowalnym, pozbawionym jakichkolwiek znaków, w którym nie można określić żadnych miar, a jednocześnie obiektem integralnym. Wciąż musimy pokonać tę barierę w fizyce i zacząć badać ten niezwykły typ rzeczywistości fizycznej - CIĄGŁĄ próżnię. Próżnia ciągła rozszerza klasę znanych obiektów fizycznych.Rysunek 9 pokazuje cechy próżni ciągłej.

Ryc.9. Cechy próżni ciągłej.

Ciągłej próżni nie można utożsamiać z eterem, uznawanym za składającym się z kwantów lub składającym się z jakichkolwiek odrębnych cząstek, nawet jeśli cząstki te są wirtualne.

Ciągłą próżnię należy uważać za przeciwieństwo wszystkiego, co dyskretne. Próżnia ciągła jest holistycznym, niepodzielnym obiektem fizycznym. Zatem materia i próżnia, będąc ze sobą genetycznie powiązane, są dialektycznymi przeciwieństwami. Świat holistyczny reprezentowany jest łącznie przez materię, pole i ciągłą próżnię. Kontinuum próżni genetycznie poprzedza pole i materię, sama je generuje, dlatego cały Wszechświat żyje według swoich praw, których nauka jeszcze nie odkryła.

Pomiędzy nieobserwowalną próżnią kontinuum a obserwowalnym światem przejawionym związek jest wyraźnie widoczny i zachodzą wzajemne przejścia. Jaki jest związek między tak sprzecznymi bytami? Według jakich praw zachodzą przejścia od stanu ciągłego do dyskretnego i od dyskretnego do ciągłego? Większość problemów w fizyce pozostaje nierozwiązana z powodu braku odpowiedzi na te pytania. Z tych samych powodów nie ma wyraźnego rozróżnienia między ciągłą próżnią, polem i materią dyskretną a fizyką, nazywając siebie nauką materialistyczną, w rzeczywistości „przeoczyła” najważniejszy rodzaj materii, „przeoczyła” ciągłą próżnię i skierowała wszystkie swoje wysiłki w kierunku badania materii i pól, wierząc, że wyczerpują one wszystkie możliwe klasy obiektów fizycznych. Fizyka badała nie pierwotną istotę, ale jej wtórne przejawy - pole i materię. Fizyka nie zajmowała się problemami pochodzenia materii i pól. Idee genezy pola i genezy materii są wciąż zbyt nowe dla fizyki. W tym widzimy przyczyny wielu nierozwiązanych problemów w fizyce.

Zatem podstawa wszelkiego istnienia – ciągła próżnia – znajdowała się poza zasięgiem fizyki. Współczesna nauka stoi przed zadaniem zbadania tego obiektu fizycznego, ujawnienia powiązań pomiędzy próżnią kontinuum a dyskretnymi obiektami fizycznymi oraz ujawnienia mechanizmu wzajemnych przejść między nimi.

Entropia kontinuum próżni

W łańcuchu problemów związanych z ujawnieniem natury próżni fizycznej istnieje kluczowe ogniwo związane z oceną entropii próżni. Wierzymy, że próżnia kontinuum ma najwyższą entropię spośród wszystkich znanych obiektów i układów fizycznych. Rysunek 10 konwencjonalnie pokazuje zmianę entropii podczas przejścia od ciągłej próżni do różnych obiektów fizycznych.

Ryc. 10. Entropia ciągłej próżni i innych obiektów fizycznych.

Powyższe pięć kryteriów prymatu i fundamentalności wskazuje, że takie wymagania może spełnić obiekt o najwyższej entropii. Przejście fazowe próżnia-materia odnosi się do procesów związanych ze spadkiem entropii. Tak jak twierdzenie H Boltzmanna i twierdzenie Gibbsa stały się głównymi narzędziami termodynamiki, tak dla teorii próżni fizycznej konieczne jest poszukiwanie nowego narzędzia opartego na uogólnieniu twierdzenia H na procesy o malejącej entropii. Takie przełomowe podejście już się pojawiło. Całkowicie nowe podejście do badania próżni fizycznej odkrywa prawo malejącej entropii, ustanowione przez Yu.L. Klimontowicz. Twierdzenie Klimontowicza praktycznie znosi zakaz możliwości generowania struktur regularnych przez kontinuum. W ramach przyszłej teorii próżni fizycznej, wykorzystując twierdzenie S Klimontowicza, będzie oczywiście możliwe uzasadnienie mechanizmu wyłaniania się dyskretnych cząstek z ciągłej próżni. Jedną z konsekwencji zastosowania twierdzenia S Klimontowicza do problemu próżni jest wniosek, że korzeni nieciągłości należy szukać w ciągłości.

Procesy prowadzące do powstania materii przebiegają w kierunku: kontinuum próżnia, pole, materia. Idą w kierunku wektora rozwoju kosmologicznego (CVD) (ryc. 13. 14). Procesy te zachodzą wraz ze spadkiem entropii. Jednocześnie przechodzą przez następujące etapy: próżnia kontinuum, pole unitronowe, materia.

Ryc. 11 schematycznie przedstawia różne poziomy świata materialnego: ciągłą próżnię, która ma status pierwotny, pole, które ma status wtórny i dyskretną materię, która ma status trzeciorzędny.

Ryc. 11. Próżnia ciągła, pole unitronowe, pole Maxwella, materia.

Do klasy pól fizycznych wprowadzono nowy typ pola - pole unitronowe. Pole unitronowe jest nowym obiektem fizycznym. Pole unitronowe (unitron) jest obiektem dynamicznym, który ma właściwość nielokalności i dynamicznej symetrii (niezmienniczość D). Niezmienność D pola unitronowego jest nowym rodzajem symetrii i rozciąga się na substancję ciągłą. Pole unitronowe jest energetycznie nasyconym stanem ciągłej próżni. W przeciwieństwie do znanego w fizyce stanu próżni nasyconego energetycznie, reprezentowanego przez pole elektromagnetyczne, pole unitronowe posiada unikalną cechę – charakteryzuje się konwergencja. Pole unitronowe jest jedynym zbiegającym się obiektem fizycznym w klasie pól fizycznych. Ta unikalna cecha stanowi główną różnicę w stosunku do innych pól fizycznych. Pojęcie zbieżności unitronu zostało wprowadzone w: Cechy zbieżnego pola unotronowego opisano bardziej szczegółowo w. Podczas konwergencji wzrasta gęstość energii, a jednocześnie maleje wielkość obszaru lokalizacji energii. Pole unitronowe rozszerza klasę znanych pól fizycznych i jest antypodą pola Maxwella. Istnieje granica gęstości energii unitronu. Ten stan graniczny pola unitronowego prowadzi do narodzin elektronu i pozytonu.

Elektron i pozyton są pierwszymi przedstawicielami świata materialnego. Nie jest prawdą, że elektron i pozyton uważa się za cząstki obiektywnie istniejące. Nie jest prawdą, że liczba elektronów i pozytonów się liczy ani nie pojawia się, ani nie znika. Nadszedł czas na rozwiązanie nowego problemu - problemu pochodzenia elektronu i pozytonu. Cząsteczki te pojawiają się i znikają. Powstają z pola unitronowego i anihilują, generując kwanty energii.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Rysunek 12 przedstawia klatkę animacji procesu narodzin pary elektron-pozyton z pola unitronowego. Podano model 3D procesu wyłaniania się elektronu i pozytonu z pola unitronowego.

Ryc. 12. Schemat narodzin elektronu i pozytonu z pola unitronowego.

Materia istnieje w postaci obiektów o różnej złożoności, które zajmują odpowiednie poziomy w hierarchicznym systemie świata. Przedstawicielami świata materialnego są: elektron i pozyton, pozyton, inne cząstki elementarne, atomy, cząsteczki, ciała makroskopowe, układy geologiczne, planety, gwiazdy, układy wewnątrzgalaktyczne, Galaktyki, układy Galaktyk (ryc. 13).

Ryc. 13. Hierarchiczny układ świata w kierunku kosmologicznego wektora rozwoju (CVD).

Zgodnie z zależnością genetyczną, próżnię kontinuum, pole unitronowe i materię można ułożyć w następującej kolejności, jak pokazano na ryc. 14.

Ryż. 14. Geneza materii.

Stan graniczny pola unitronowego jest początkiem kolejnego poziomu organizacji materii – substancji. Materia jest dyskretnym ucieleśnieniem informacji i energii pola unitronowego. Materia ma strukturę dyskretną, ale swoje powstanie zawdzięcza kontinuum. Dyskretność jest główną cechą substancji. Dyskretny świat zaczyna się od elektronu i pozytonu.

Po pojawieniu się elektronów i pozytonów następuje proces powstawania protonów. Badano strukturogenezę protonu, gdzie ujawniono fraktalne prawo powstawania struktury cząstek elementarnych. Strukturogeneza protonów również podlega prawu fraktalnemu. Rysunek 15 przedstawia fragment fraktala protonowego. Fraktal protonowy jest fraktalem zbieżnym. Zatem zbieżność rozpoczęta w kontinuum ma swoją naturalną kontynuację w strukturogenezie protonu. Pokazano model 3D fragmentu fraktalnego procesu powstawania protonów.

Ryż. 15. Fragment fraktala protonowego.

Ryc. 18. Kadr animacyjny procesu anihilacji elektronu i pozytonu.

Zgodnie z zależnością genetyczną, próżnię kontinuum, pole Maxwella i materię można ułożyć w następującej kolejności, jak pokazano na ryc. 19.

Ryż. 19. Kierowanie procesami destrukturyzacji, anihilacji, dywergencji.

Pole Maxwella to energetycznie nasycony stan ciągłej próżni. Są to fale elektromagnetyczne charakteryzujące się rozbieżnością. W procesie dywergencji gęstość energii pola maleje. Jednocześnie zwiększa się powierzchnia zajmowana przez pole. Rozbieżność jest naturalną kontynuacją procesu destrukcji, który rozpoczął się na poziomie materialnym.

Można zatem wskazać takie obiekty fizyczne, które posiadają właściwość ciągłości: próżnia kontinuum, pole unitronowe (unitron), pole Maxwella. Pole unitronowe i pole Maxwella są stanami pośrednimi materii pomiędzy materią a próżnią kontinuum i reprezentują nasycone energią stany ciągłej próżni.

Rycina 20 przedstawia schemat wyjaśniający etapy zamkniętego cyklu naturalnego: geneza materii, struktura, geneza materii, destrukturyzacja, anihilacja.

Ryż. 20. Etapy zamkniętego cyklu naturalnego: zbieżność, narodziny par elektron-pozyton, geneza struktury materii, destrukturyzacja, anihilacja, rozbieżność.

Rysunek 21 przedstawia obiekty materialne w zamkniętym cyklu naturalnym: ciągła próżnia – pole unitronowe – materia – pole Maxwella – ciągła próżnia.

Ryż. 21. Obiekty materialne w zamkniętym cyklu naturalnym: ciągła próżnia - pole unitronowe - materia - pole Maxwella - ciągła próżnia.

Ontologiczne podstawy świata

Powyższe ostro rodzi pytanie: „ jaka jest podstawa świata?" Pole? Cząstka? Odpowiedzią, jaką dajemy, jest ciągła próżnia! To wciąż jest niezwykłe. Niezwykłe jest postrzeganie obiektu fizycznego, który nie ma żadnych wymiarów, jest nieobserwowalny i tak naprawdę niczego nie zawiera, jako podstawy świata. Potwierdzenia tego należy szukać nie tyle w fizyce, ile w skumulowanej wiedzy zgromadzonej przez ludzkość w różnych dziedzinach. Wymaga to wiedzy z zakresu nauki, filozofii, mitologii i religii.

Ciągła próżnia i materia w rozumieniu filozoficznym są dialektycznymi przeciwieństwami. Pole unitronowe i pole Maxwella są w tym samym połączeniu dialektycznym.

Zatem podstawową, ontologiczną podstawą świata nie jest dyskretna „pierwsza cegła”, nie cząstka eteryczna, ale ciągła esencja – ciągła próżnia, która ze względu na swoją ciągłość nie jest bezpośrednio obserwowalna i nie objawia się bezpośrednio w jakikolwiek sposób. Ponieważ tak niezwykły obiekt fizyczny, posiadający właściwość ciągłości, pretenduje do miana fundamentalnej zasady świata, stan ten wysuwa na pierwszy plan rozwiązanie następujących problemów:

Ujawnienie mechanizmu powstawania elektronu i pozytonu;

Ujawnienie mechanizmu strukturogenezy protonów;

W tych dwóch problemach kryją się źródła wszystkich praw fizyki. Pojawienie się tych cząstek następuje w wyniku spadku entropii pola unitronowego. Na granicy przejścia pola unitronowego w dyskretną substancję powstają wszystkie podstawowe interakcje i wszystkie prawa fizyczne. Tutaj rodzą się wszystkie podstawowe stałe fizyczne i kosmologiczne. Ten " prawotwórczy" I " stale formujące„Scena wymaga szczególnej uwagi naukowców. Nadszedł czas, aby fizyka przeszła od idei syntezy do idei genezy. Nadszedł czas, aby rozszerzyć klasę obiektów fizycznych i uzupełnić ją o pole unitronowe i kontinuum próżnia. Nadszedł czas na badanie obiektów fizycznych zupełnie nowego typu - kontinuum próżni i pola unitronowego. Nadszedł czas. Przyjmij za jedno z głównych praw prawo redukcji entropii... Można spodziewać się przełomowych odkryć naukowych w tych obszarach.

Literatura

V.I. Arshinov, Yu.L.Klimontovich, Yu.V.Sachkov. NAUKA I ROZWÓJ PRZYRODNICZY: DIALOG Z PRZESZŁOŚCIĄ, DZIŚ I PRZYSZŁOŚCIĄ.

Klimontowicz Yu L. Zmniejszenie entropii w procesie samoorganizacji. Twierdzenie S. Listy do ZhTF, 1983, t. 8.

Zeldovich Ya.B. Czy możliwe jest, aby Wszechświat powstał „z niczego”? Natura, 1988, nr 4, s. 16-27.

Mostepanenko A.M., Mostepanenko V.M. Pojęcie próżni w fizyce i filozofii. Natura, 1985, nr 3, s. 88-95.

Barashenkov V.S., Yuryev M.Z. O nowych teoriach próżni fizycznej. Myśl fizyczna Rosji, 1995, nr 1, s. 32-40.

Cohen P.J. Teoria mnogości i hipoteza kontinuum. Za. z języka angielskiego, M.: 1969.

V. Żwirblis. Nie „eter świata”, ale fizyczna próżnia.

Podstawy teorii strun.

ŻOŁNIERZ AMERYKAŃSKI. Shipov Teoria próżni fizycznej.

Ginzburg V.L., Frolov V.P., UFN, 153, 633 (1987).

Gerlovin I.L. Podstawy jednolitej teorii wszelkich oddziaływań w materii. - L.: Energoatomizdat, wydział Leningradu, 1990.-432 s.

Kosinov N.V. Próżnia fizyczna i natura, nr 1, 1999, s. 24-59, s. 82-104.; nr 2, 1999, s. 16-29.; nr 3, 2000, s. 2. 98-110.

Kosinov N.V., Garbaruk V.I. Próżniowe pochodzenie elektronu. Próżnia fizyczna i natura, N1/1999.

Kosinov N.V., Garbaruk V.I. Substancja; Materiał; Pole jest fizyczne; Fizyczna próżnia. Krótki słownik encyklopedyczny eniologii - Odessa: Enio, 2002. s. 10-10. 71; Z. 210; Z. 256; Z. 334.

Kosinov N.V. Próżnia fizyczna i grawitacja. Próżnia fizyczna i natura, nr 4, 2000..

Kosinov N.V. Stałe podstawy nowych teorii fizycznych. Próżnia fizyczna i natura, nr 5, 2002, s. 69-104.

Kosinov N.V. Stałe J. Stoney'a.

Kosinov N.V. Unitron jest trójjedyną substancją próżni. Idea, nr 2, 1994, s. 11-17.

Kosinov N.V. Próżnia kontinuum i unitronic. Próżnia fizyczna i natura, nr 2, 1999, s. 10-10. 22-27.

Kosinov N.V. Hipoteza próżniowa i twierdzenie unitronowe. Próżnia fizyczna i natura, nr 2, 1999, s. 10-10. 30-35.

Solonar D.P. Termodynamika i próżnia.

Boldyreva L.B., Sotina N.B. Model nadciekłej próżni fizycznej. 1992, 30 s.

Kosinov N.V. Przejścia próżniowe ze zmianą sygnatury metrycznej. Idea, nr 4, 1996, s. 11-17, Idea, nr 5, 1997, s. 290-299.

Kosinov N.V. Emanacja materii przez próżnię i problem genezy struktury. Idea, nr 2, 1994, s. 18-31.

Kosinov N.V. Głębiny mikrokosmosu i nowe naturalne jednostki długości, masy, czasu.

L.B.Okun. O artykule G. Gamowa, D. Iwanienki i L. Landaua „Światowe stałe i przejście do granicy”. Fizyka jądrowa, t. 65, s. 1403-1405, 2002.

) - ośrodek zawierający gaz pod ciśnieniem znacznie niższym od atmosferycznego. Próżnię charakteryzuje związek pomiędzy swobodną drogą cząsteczek gazu λ a charakterystyczną wielkością procesu d. Odległość między ściankami komory próżniowej, średnicę rurociągu próżniowego itp. Można przyjąć jako d. W zależności od wartości stosunku λ/d, niski (λ/d<<1), средний (λ/d~1) и высокий (λ/d>>1) próżnia.

Konieczne jest rozróżnienie pojęć próżnia fizyczna I próżnia techniczna.

Próżnia techniczna

W praktyce gaz wysokorozrzedzony nazywany jest gazem wysokorozrzedzonym próżnia techniczna. W objętościach makroskopowych idealna próżnia jest nieosiągalna w praktyce, ponieważ w skończonej temperaturze wszystkie materiały mają niezerową gęstość pary nasyconej. Ponadto wiele materiałów (w tym gruby metal, szkło i inne ściany naczyń) umożliwia przepływ gazów. Jednak w mikroskopijnych objętościach osiągnięcie idealnej próżni jest w zasadzie możliwe. Miarą stopnia rozrzedzenia próżni jest swobodna droga cząsteczek gazu< λ >związane z ich wzajemne zderzenia w gazie i charakterystyczny rozmiar liniowy l pojemnik zawierający gaz. Ściśle mówiąc, próżnia techniczna to gaz w zbiorniku lub rurociągu o ciśnieniu niższym niż w otaczającej atmosferze. Według innej definicji, gdy cząsteczki lub atomy gazu przestaną się ze sobą zderzać, a właściwości gazu dynamiczne zostaną zastąpione lepkimi (przy ciśnieniu około 1 tora), mówimy o osiągnięciu niska próżnia(λ < < l)(5000-10000 cząsteczek na 1 cm3). Zwykle pompa niskiej próżni znajduje się pomiędzy powietrzem atmosferycznym a pompą wysokiej próżni, tworząc próżnię wstępną i dlatego często nazywa się ją niską próżnią próżnia wstępna. Wraz z dalszym spadkiem ciśnienia w komorze wzrasta średnia swobodna droga λ cząsteczek gazu. Kiedy λ > > l cząsteczki gazu nie zderzają się już ze sobą, lecz swobodnie przemieszczają się od ściany do ściany, o czym w tym przypadku mówią wysoka próżnia(10 -5 Torr)(1000 cząsteczek na 1 cm3). Bardzo wysoka próżnia odpowiada ciśnieniu 10 -9 Torr i poniżej. Niestety nie udało się go jeszcze pozyskać w warunkach naziemnych. Dla porównania ciśnienie w kosmosie jest o kilka rzędów wielkości niższe, podczas gdy w przestrzeni kosmicznej może sięgać nawet 10 -30 Torr lub mniej (1 cząsteczka na 1 cm3) Występuje całkowity brak cząsteczek.

Wysoka próżnia w mikroskopijnych porach niektórych kryształów osiągana jest pod ciśnieniem atmosferycznym, co jest ściśle powiązane ze swobodną drogą gazu.

Urządzenia służące do osiągnięcia i utrzymania próżni nazywane są pompami próżniowymi. Gettery służą do absorpcji gazów i wytworzenia wymaganego stopnia próżni. Szersze pojęcie technologia próżniowa obejmuje również przyrządy do pomiaru i kontroli próżni, manipulowania obiektami i przeprowadzania operacji technologicznych w komorze próżniowej itp.

Warto zauważyć, że nawet w doskonałej próżni i skończonej temperaturze zawsze występuje pewne promieniowanie cieplne (gaz fotonów). Zatem ciało umieszczone w idealnej próżni prędzej czy później osiągnie równowagę termiczną ze ściankami komory próżniowej w wyniku wymiany fotonów termicznych.

Fizyczna próżnia

Ale być może najbardziej oczywistym zjawiskiem, którego nie można wyjaśnić bez wykorzystania idei oscylacji punktu zerowego próżni, jest emisja spontaniczna. Najzwyklejsze, spontanicznie emitujące żarówki nie świeciłyby, gdyby próżnia była absolutną próżnią. Faktem jest, że każdy obiekt (a zatem wzbudzony atom) umieszczony w absolutnie pustej przestrzeni jest układem zamkniętym. A ponieważ taki układ jest stabilny w czasie, nie wystąpiłoby żadne promieniowanie. Już z tego prostego rozumowania jasno wynika, że wyjaśnienie promieniowania spontanicznego wymaga zastosowania bardziej złożonego modelu próżni niż klasyczna próżnia absolutna.

Zobacz też

Notatki

Spinki do mankietów

Fundacja Wikimedia. 2010.

Zobacz, co oznacza „próżnia fizyczna” w innych słownikach:

próżnia fizyczna- absoliutusis vakuumas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. absolutna próżnia; idealna próżnia; próżnia fizyczna vok. absoluty Próżnia, n; physikalisches Vakuum, n rus. próżnia absolutna, m; idealna próżnia, m; próżnia fizyczna, m pranc.… … Fizikos terminų žodynas

próżnia fizyczna- Stan układu pól kwantowych o najniższej energii, określony przez znormalizowany Hamiltonian teorii, obejmujący fizyczne (obserwowalne) masy, ładunki i pola... Politechniczny słownik terminologiczny objaśniający

Rtęciowy barometr próżniowy Evangelisty Torricellego, naukowca, który jako pierwszy wytworzył próżnię w laboratorium. Nad powierzchnią rtęci w górnej części uszczelnionej rurki znajduje się „pustka Torricellego” (próżnia zawierająca pary rtęci pod ciśnieniem nasycenia ... Wikipedia

W kwantowej teorii pola najniższa energia. stan skwantowanych pól, charakteryzujący się brakiem kosmicznego l. prawdziwe h. Wszystko jest kwantowe. liczby V. f. (impuls, ładunek elektryczny itp.) są równe zeru. Natomiast możliwość procesów wirtualnych w V. f.... ... Encyklopedia fizyczna

Próżnia fizyczna, ośrodek, w którym nie ma cząstek materii ani pola. W technologii V. nazywa się ośrodkiem zawierającym „bardzo mało” cząstek; im mniej cząstek znajduje się w jednostkowej objętości takiego ośrodka, tym większe jest V. Jednak całkowite V. ≈ ośrodek w... ...

- (od łacińskiego próżnia, pustka), stan gazu pod ciśnieniem niższym od atmosferycznego. Pojęcie „V.” dotyczy gazu w zamkniętym lub opróżnionym zbiorniku, ale często rozciąga się na przykład na gaz w swobodnym przepływie. do kosmosu. Stopień V. określany jest przez... ... Encyklopedia fizyczna

I Próżnia (od łac. próżnia, pustka) to stan gazu pod ciśnieniem znacznie niższym od atmosferycznego. Pojęcie V. zwykle odnosi się do gazu wypełniającego ograniczoną objętość, ale często określa się go jako gaz znajdujący się w wolnej przestrzeni... ... Wielka encyklopedia radziecka

PRÓŻNIA- w potocznym rozumieniu pustka, brak realnych cząstek. W mechanice kwantowej pojęcie próżni fizycznej wprowadza się jako stan podstawowy pól kwantowych o minimalnej energii i zerowych wartościach pędu, momentu pędu,... ... Filozofia nauki: Słownik podstawowych terminów

Próżnia (od łac. próżnia) to ośrodek zawierający gaz pod ciśnieniem znacznie niższym od atmosferycznego. Próżnię charakteryzuje związek pomiędzy swobodną drogą cząsteczek gazu λ a charakterystyczną wielkością procesu d. Pod d można wziąć... ... Wikipedię

W nauce i technice pod próżnią rozumie się stan gazu, którego gęstość jest mniejsza od gęstości odpowiadającej stanowi powietrza na poziomie gruntu. Im większy spadek gęstości gazu, tym lepsza próżnia. Próżnia ma wiele przydatnych właściwości, które są szeroko stosowane w różnych dziedzinach nauki i technologii. Na przykład w próżni aktywność chemiczna tlenu gwałtownie spada podczas utleniania metali.

Innymi słowy, w próżni można konserwować różne chemikalia i wykorzystywać ich specyficzne właściwości. Przy bardzo wysokim stopniu rozrzedzenia powierzchnie pozostają czyste (bez adsorpcji przynajmniej monowarstwy gazu) przez kilka godzin, co umożliwia badanie takich powierzchni, a także różnych zjawisk związanych z zaadsorbowanymi cząsteczkami gazu. Mała liczba cząsteczek gazu resztkowego w warunkach próżni powoduje, że różne cząstki mogą w takich warunkach przemieszczać się na duże odległości bez kolizji.

Jest to szczególnie ważne w przypadku cząstek naładowanych – elektronów, jonów i protonów, których trajektorie w próżni można kontrolować za pomocą pól elektrycznych i/lub magnetycznych. Zjawiska fizyczne, takie jak rozchodzenie się dźwięku, przenikanie ciepła i masy, które pod ciśnieniem atmosferycznym są determinowane procesami oddziaływania cząsteczek gazu, wraz ze spadkiem ciśnienia zmieniają się znacząco do tego stopnia, że rola tych oddziaływań w mechanizmie przenoszenia staje się drugorzędna.

Efekty te oczywiście zależą od stopień próżni. Zatem gęstość gazu resztkowego w objętości jest bezpośrednią miarą próżni. Jednak z prac Boyle’a wiadomo było, że gęstość gazu jest wprost proporcjonalna do ciśnienia, dlatego wykształciła się ogólnie przyjęta praktyka określania stopnia próżni na podstawie ciśnienia gazu resztkowego.

Nowoczesna technologia próżniowa umożliwia wytworzenie próżni charakteryzującej się ciśnieniem 1015 razy mniejszym od ciśnienia atmosferycznego. Dla wygody cały zakres osiągalnych wartości podciśnienia został podzielony na kilka podzakresów. Podział ten schematycznie pokazano na ryc. 1.1, gdzie ciśnienie mierzy się w paskalach. Rysunek ten pokazuje również główne zastosowania próżni w zależności od stopnia próżni. Stosowanie próżni, na przykład w prasach i mechanizmach podnoszących, spowodowane jest znacznymi siłami wynikającymi z różnicy ciśnień po obu stronach tłoka, a nie jakimikolwiek osobliwościami próżni.

Wykorzystanie powyższych właściwości próżni wiąże się z zapewnieniem odpowiedniego stopnia próżni, co z kolei wymaga zastosowania odpowiednio dobranego wyposażenia układu próżniowego. Aby zaprojektować system próżniowy o optymalnej wydajności, należy znać nie tylko parametry sprzętu, ale także wszystkie czynniki, które mogą na nie wpływać. Zupełnie niewystarczająca jest np. wiedza, że pompa ma prędkość pompowania 10 -1 m 3 * s -1 i pozwala na osiągnięcie maksymalnego ciśnienia 10 -6 Pa.

W źle zaprojektowanych układach próżniowych parametry sprzętu mogą być znacznie gorsze (o rząd wielkości) w porównaniu do optymalnych. Dlatego, aby osiągnąć optymalną wydajność sprzętu, konieczne jest zrozumienie podstawowych zasad działania technologii próżniowej. Jest to szczególnie ważne w przypadku ultrawysokiej próżni (poniżej 10 -6 Pa), gdy liczba cząsteczek gazu zaadsorbowanych przez powierzchnie komory próżniowej może znacznie przekroczyć liczbę cząsteczek obecnych w objętości. W tym rozdziale pokrótce omówiono podstawowe prawa i koncepcje związane z technologią próżniową. Bardziej szczegółowe informacje czytelnik może uzyskać3” z książki P. Redheada i in.

A przez technologię rozumieją ośrodek, w którym gaz zawarty jest pod ciśnieniem niższym niż atmosferyczne. Co to są gazy rozrzedzone i kiedy je odkryto?

Strony historii

Idea pustki od wielu stuleci jest przedmiotem kontrowersji. Starożytni filozofowie greccy i rzymscy próbowali analizować rozrzedzone gazy. Demokryt, Lukrecjusz i ich uczniowie wierzyli, że gdyby między atomami nie było wolnej przestrzeni, ich ruch byłby niemożliwy.

Arystoteles i jego zwolennicy obalili tę koncepcję, ich zdaniem w przyrodzie nie powinno być „pustki”. W średniowieczu w Europie pojęcie „strachu przed pustką” stało się priorytetem i było wykorzystywane do celów religijnych.

Mechanika starożytnej Grecji przy tworzeniu urządzeń technicznych opierała się na przykładowo pompy wodne, których działanie polegało na wytwarzaniu podciśnienia nad tłokiem, pojawiły się już w czasach Arystotelesa.

Rozrzedzony stan gazu, powietrza, stał się podstawą do produkcji tłokowych pomp próżniowych, które są obecnie szeroko stosowane w technologii.

Ich prototypem była słynna strzykawka tłokowa Czapli z Aleksandrii, stworzona przez niego do pobierania ropy.

W połowie XVII wieku opracowano pierwszą komorę próżniową, a sześć lat później niemieckiemu naukowcowi Otto von Guerickowi udało się wynaleźć pierwszą pompę próżniową.

Ten cylinder tłokowy z łatwością wypompowywał powietrze z zamkniętego pojemnika i wytwarzał tam próżnię. Umożliwiło to zbadanie głównych cech nowego stanu i przeanalizowanie jego właściwości eksploatacyjnych.

Próżnia techniczna

W praktyce stan rozrzedzony gazu i powietrza nazywany jest próżnią techniczną. W dużych objętościach niemożliwe jest uzyskanie tak idealnego stanu, ponieważ w określonej temperaturze materiały mają niezerową gęstość pary nasyconej.

Przyczyną niemożności uzyskania idealnej próżni jest także przenikanie substancji gazowych przez szklane i metalowe ścianki naczyń.

Całkiem możliwe jest uzyskanie rozrzedzonych gazów w małych ilościach. Jako miarę rozrzedzenia przyjmuje się długość niezakłóconej ścieżki cząsteczek gazu, które losowo się zderzają, a także liniowy rozmiar użytego naczynia.

Pomiędzy pompą wysokopróżniową a powietrzem atmosferycznym umieszcza się osad z próżni wstępnej, co wytwarza próżnię wstępną. W przypadku późniejszego spadku ciśnienia w komorze obserwuje się wzrost długości drogi cząstek substancji gazowej.

Przy poziomach ciśnienia od 10 -9 Pa powstaje bardzo wysoka próżnia. To właśnie te rozrzedzone gazy służą do przeprowadzania eksperymentów z wykorzystaniem skanowania

Taki stan w porach niektórych kryształów można uzyskać nawet pod ciśnieniem atmosferycznym, gdyż średnica porów jest znacznie mniejsza niż długość drogi cząstek swobodnych.

Urządzenia oparte na próżni

Rozrzedzony gaz jest aktywnie wykorzystywany w urządzeniach zwanych pompami próżniowymi. Gettery służą do pochłaniania gazów i uzyskiwania określonego stopnia próżni. Technologia próżniowa obejmuje również wiele urządzeń niezbędnych do kontroli i pomiaru tego stanu, a także do sterowania obiektami i przeprowadzania różnych procesów technologicznych. Najbardziej skomplikowanymi urządzeniami technicznymi wykorzystującymi gazy rozrzedzone są pompy wysokopróżniowe. Przykładowo urządzenia dyfuzyjne działają w oparciu o ruch cząsteczek gazów resztkowych pod wpływem przepływu gazu roboczego. Nawet w przypadku doskonałej próżni promieniowanie cieplne po osiągnięciu temperatury końcowej jest znikome. Wyjaśnia to podstawowe właściwości gazów rozrzedzonych, na przykład początek równowagi termicznej po pewnym odstępie czasu między ciałem a ścianami komory próżniowej.

Rozrzedzony gaz jednoatomowy jest doskonałym izolatorem termicznym. W nim przenoszenie energii cieplnej odbywa się wyłącznie przez promieniowanie, nie obserwuje się przewodności cieplnej i konwekcji. Właściwość tę wykorzystuje się w (termozach), składających się z dwóch pojemników, pomiędzy którymi panuje próżnia.

Próżnia znalazła również szerokie zastosowanie w lampach radiowych, na przykład magnetronach lamp obrazowych i kuchenkach mikrofalowych.

Fizyczna próżnia

W fizyce kwantowej stan ten oznacza podstawowy (najniższy) stan energetyczny pola kwantowego, który charakteryzuje się wartościami zerowymi

W tym stanie gaz jednoatomowy nie jest całkowicie pusty. Zgodnie z teorią kwantową cząstki wirtualne systematycznie pojawiają się i znikają w próżni fizycznej, co powoduje zerowe fluktuacje pola.

Teoretycznie może istnieć jednocześnie kilka różnych próżni, które różnią się między sobą gęstością energii, a także innymi cechami fizycznymi. Pomysł ten stał się podstawą teorii inflacji Wielkiego Wybuchu.

Fałszywa próżnia

Odnosi się do stanu pola w teorii kwantowej, który nie jest stanem minimalnej energii. Jest stabilny przez pewien okres czasu. Istnieje możliwość „tunelowania” stanu fałszywego w próżnię prawdziwą po osiągnięciu wymaganych wartości podstawowych wielkości fizycznych.

Przestrzeń

Omawiając znaczenie gazu rozrzedzonego, należy zastanowić się nad pojęciem „kosmicznej próżni”. Można ją uznać za bliską próżni fizycznej, ale istniejącą w przestrzeni międzygwiazdowej. Planety, ich naturalne satelity i wiele gwiazd posiadają pewne siły grawitacyjne, które utrzymują ich atmosfery w określonej odległości. W miarę oddalania się od powierzchni obiektu gwiazdowego zmienia się gęstość rozrzedzonego gazu.

Na przykład istnieje linia Karmana, która jest uważana za wspólną definicję z przestrzenią kosmiczną granicy planet. Za nim izotropowe ciśnienie gazu gwałtownie maleje w porównaniu z promieniowaniem słonecznym i ciśnieniem dynamicznym wiatru słonecznego, dlatego trudno jest zinterpretować ciśnienie rozrzedzonego gazu.

W przestrzeni kosmicznej występuje wiele fotonów i neutrin reliktowych, które są trudne do wykrycia.

Funkcje pomiarowe

Stopień podciśnienia określa się zwykle na podstawie ilości substancji pozostałej w układzie. Główną cechą pomiaru tego stanu jest ciśnienie bezwzględne, ponadto bierze się pod uwagę skład chemiczny gazu i jego temperaturę.

Ważnym parametrem próżni jest średnia droga, jaką przebywają gazy pozostające w układzie. Istnieje podział próżni na pewne zakresy zgodnie z technologią niezbędną do pomiarów: fałszywe, techniczne, fizyczne.

Formowanie próżniowe

Jest to produkcja wyrobów z nowoczesnych materiałów termoplastycznych w formie gorącej z wykorzystaniem niskiego ciśnienia powietrza lub próżni.

Formowanie próżniowe jest uważane za metodę ciągnienia, w wyniku której arkusz tworzywa sztucznego znajdujący się nad matrycą jest podgrzewany do określonej wartości temperatury. Następnie arkusz powtarza kształt matrycy, co tłumaczy się wytworzeniem próżni między nim a tworzywem sztucznym.

Urządzenia elektropróżniowe

Są to urządzenia zaprojektowane do wytwarzania, wzmacniania i przekształcania energii elektromagnetycznej. W takim urządzeniu powietrze jest usuwane z przestrzeni roboczej, a nieprzepuszczalna skorupa chroni ją przed otoczeniem. Przykładami takich urządzeń są elektroniczne urządzenia próżniowe, w których elektrony są uwalniane w próżni. Żarówki można również uznać za elektryczne urządzenia próżniowe.

Gazy pod niskim ciśnieniem

Gaz nazywamy rozrzedzonym, jeżeli jego gęstość jest niewielka, a długość drogi cząsteczek jest porównywalna z wielkością pojemnika, w którym się znajduje. W takim stanie obserwuje się spadek liczby elektronów proporcjonalnie do gęstości gazu.

W przypadku gazu wysokorozrzedzonego tarcie wewnętrzne praktycznie nie występuje. Zamiast tego pojawia się tarcie zewnętrzne poruszającego się gazu o ścianki, co tłumaczy się zmianą wielkości pędu cząsteczek podczas zderzenia z naczyniem. W takiej sytuacji istnieje bezpośrednia proporcjonalność między prędkością ruchu cząstek a gęstością gazu.

W przypadku niskiej próżni obserwuje się częste zderzenia cząstek gazu w pełnej objętości, którym towarzyszy stabilna wymiana energii cieplnej. Wyjaśnia to zjawisko przenoszenia (dyfuzja, przewodność cieplna) i jest aktywnie wykorzystywane w nowoczesnej technologii.

Otrzymywanie gazów rozrzedzonych

Badania naukowe i rozwój instrumentów próżniowych rozpoczęły się w połowie XVII wieku. W 1643 roku Włochowi Torricelliemu udało się określić wartość ciśnienia atmosferycznego, a po wynalezieniu przez O. Guericke mechanicznej pompy tłokowej ze specjalnym uszczelnieniem wodnym pojawiła się realna możliwość przeprowadzenia licznych badań właściwości gazu rozrzedzonego. Jednocześnie badano możliwości wpływu próżni na istoty żywe. Eksperymenty przeprowadzone w warunkach próżni z wyładowaniem elektrycznym przyczyniły się do odkrycia elektronu ujemnego, czyli promieniowania rentgenowskiego.

Dzięki termoizolacyjnym właściwościom próżni możliwe stało się wyjaśnienie metod przenoszenia ciepła i wykorzystanie informacji teoretycznych do rozwoju nowoczesnej technologii kriogenicznej.

Aplikacja próżniowa

W 1873 roku wynaleziono pierwsze elektryczne urządzenie próżniowe. Była to żarówka stworzona przez rosyjskiego fizyka Lodygina. Od tego czasu rozszerzyło się praktyczne zastosowanie technologii próżniowej, pojawiły się nowe metody uzyskiwania i badania tego stanu.

W krótkim czasie powstały różne typy pomp próżniowych:

rotacyjny;
kriosorpcja;
molekularny;
dyfuzja.

Na początku XX wieku akademik Lebiediew zdołał ulepszyć podstawy naukowe przemysłu próżniowego. Do połowy ubiegłego wieku naukowcy nie dopuszczali możliwości uzyskania ciśnienia mniejszego niż 10-6 Pa.

Obecnie są one tworzone w całości z metalu, aby uniknąć wycieków. Próżniowe pompy kriogeniczne znajdują zastosowanie nie tylko w laboratoriach badawczych, ale także w różnych gałęziach przemysłu.

Przykładowo po opracowaniu specjalnych środków pompujących, które nie zanieczyszczają użytkowanego obiektu, pojawiły się nowe perspektywy wykorzystania technologii próżniowej. W chemii takie układy są aktywnie wykorzystywane do jakościowej i ilościowej analizy właściwości rozdzielania mieszaniny na składniki oraz analizy szybkości występowania różnych procesów.