Комментарии к статье внизу
В 2005 году профессор физики Стэнфордского университета, лауреат Нобелевской премии по физике Роберт Лафлин написал книгу «Другая вселенная».
Начну с цитаты.
«Последующие исследования на больших ускорителях частиц привели нас к пониманию того, что пространство больше похоже на оконное стекло, чем на идеальную ньютоновскую пустоту. Оно заполнено "веществом", которое обычно прозрачно, но может быть сделано видимым, если ударить по нему достаточно сильно, чтобы выбить часть. Современное понятие вакуума пространства, подтверждаемое ежедневно экспериментами, — это релятивистский эфир. Но мы не называем его так, потому что это табу».
Цитата известная: нобелевский лауреат назвал вакуум стеклом и эфиром. Вакуум в переводе — пустота. Так пустота или не пустота?
Как известно, если нечто похоже на утку, крякает как утка и ходит как утка, то это утка и есть. Но это настолько контринтуитивно, что разум сопротивляется. Потому что картину мира придётся перевернуть. Получается, что всё пространство занято материей, а атомы внутри состоят из пустоты. То есть мы все состоим из пустоты, а вокруг нас — материя. Потому что между протоном и вакуумом давление достигает десяти в тридцать пятой степени паскаль. Давление воздуха, к примеру, — десять в пятой степени, а давление в протоне — десять с тридцатью пятью нулями. Это подтвердил эксперимент Волкера Буркетта 2018 года, результаты которого опубликованы в мае 2018 года в журнале Nature. В среде эфирщиков эта цифра ходит уже десятки лет.
Что держит такое давление? Официальная позиция науки — конфайнмент, который обеспечивается глюонами. В переводе глюоны — это частицы-клей. Представьте клей, который может держать… Пару месяцев назад вышло исследование, в котором измерили силу глюонов. Максимальная сила этого клея — пятьсот тысяч ньютонов. Это как десять слонов, сжатых до размера протона. Протон размером примерно в один миллиард раз меньше миллиметра.
Но проблема в том, что это очень интересный клей. До радиуса 0,6 фемтометра он создаёт давление изнутри, а с 0,6 до 0,84 фемтометра — отрицательное давление. Десять слонов сначала толкают кварки изнутри наружу, потом разворачиваются и толкают снаружи внутрь. Это называется конфайнментом.
Стеклянная вселенная уже не кажется бредом?
Физика, куда ни поверни, контринтуитивна. Десять слонов внутри протона или вселенная из стекла? В четырнадцатом веке монах-философ Уильям Оккам писал: «Не следует умножать сущее без необходимости». В историю это вошло как «бритва Оккама»: самое простое объяснение чаще всего оказывается самым верным.
В истории не раз бывало нечто похожее на то, что происходит сейчас. Аристотель доказал, что Земля круглая (тень от Земли на Луне круглая). Во втором веке нашей эры греческий учёный Птолемей создал достаточно точную систему навигации на основе астрономии того времени с дифферентами и эпициклами, которая просуществовала тысячу четыреста лет. Католическая церковь приняла её как догмат. В шестнадцатом веке польский священник Николай Коперник написал книгу, которую издали только в день его смерти (Коперник боялся инквизиции). Суть в том, что если Земля и планеты вращаются вокруг Солнца, никакие дифференты и эпициклы не нужны.
Почему Роберт Лафлин говорит, что «эфир — это табу, мы называем его квантовым вакуумом»? Потому что инквизиция не изменила своей сути: научная статья со словом «эфир» даже от нобелевского лауреата рецензентов не пройдёт.
Скептик скажет: хорошо, нобелевский лауреат может иметь своё частное мнение, эфир существует и у него консистенция стекла. Но это мнение одного лауреата, малоизвестного в широких кругах. Как известно, эфир отменил Эйнштейн в 1905 году, с чего началась релятивистская и квантовая научная революция. Кто ещё из нобелевских лауреатов масштаба Эйнштейна говорил, что эфир существует? Масштаба Эйнштейна? Только сам Эйнштейн.
«Согласно общей теории относительности пространство немыслимо без эфира; действительно, в таком пространстве не только было бы невозможно распространение света, но не могли бы существовать масштабы и часы и не было бы никаких пространственно-временных расстояний в физическом смысле слова». (А. Эйнштейн, «Эфир и теория относительности», 1920 год)
Нужно ли верить авторитетам? Нет, нужно принимать их точку зрения к сведению. Человеку для проверки фактов дана голова и логика, она же математика, если говорить о цифрах.
Что мы имеем? Давление в протоне чуть больше десяти в тридцать пятой степени паскалей. Плотность протона — примерно десять в восемнадцатой степени. Это примерно давление и плотность в центре нейтронной звезды. Если мы не согласны с тем, что в протоне существует некий клей (глюоны, от слова «клей»), который сначала давит от центра наружу, а потом давит внутрь с силой десяти слонов (пятьсот килоньютонов), то должны признать, что это внешнее давление эфира (если нравится термин «квантовый вакуум», то пусть он).
Вот несложная математика для расчёта.
Эксперимент даёт радиус протона 0,6 × 10⁻¹⁵ метра, массу 1,673 × 10⁻²⁷ килограмма и давление в центре от 1 до 2,5 × 10³⁵ паскаля. Вычисляем объём сферы — 9,05 × 10⁻⁴⁶ кубического метра, затем плотность протона — 1,85 × 10¹⁸ килограмма на кубический метр. Если протон — это пузырёк (полость) в упругой среде, то плотность самой среды равна плотности протона, а скорость звука в ней определяется формулой корня из давления, делённого на плотность. Берём давление 1,67 × 10³⁵ паскаля — это середина экспериментальной вилки, дающая ровный счёт. Деление даёт 9,03 × 10¹⁶. Извлекаем квадратный корень — получаем 3,00 × 10⁸ метра в секунду. Полученная величина в точности равна табличной скорости света.
Скорость света — это скорость поперечных (сдвиговых) волн в твёрдом теле. Твёрдое тело здесь — не жидкость, не кристалл с кристаллической решёткой, а стекло, застывшая жидкость со средней температурой 2,7 градуса. Как в таком твёрдом теле может быть движение, разберём в первой части.
Часть первая. Движение и законы Ньютона в стекле. Постоянная Планка не константа
