yego.me
💡 Stop wasting time. Read Youtube instead of watch. Download Chrome Extension

Пустое пространство на самом деле не пустое [Veritasium]


3m read
·Nov 3, 2024

[музыка] Пожалуй, одним из самых удивительных фактов об атоме является то, что по большей части атом – это пустота. Если бы атом в ширину был равен размаху рук, все его электроны носились бы внутри объёма, условно ограниченного кончиками пальцев, а ядро, которое находилось бы в центре, имело бы диаметр даже меньше толщины человеческого волоса. Таким образом, все атомы, из которых состоите вы и я, и все объекты, внешне кажущиеся плотными, являются по сути пустым пространством.

Это невероятно, но ещё удивительнее то, что пустое пространство на самом деле не совсем пустое. Что ж, давайте посмотрим. Это модель, разработанная профессором Дереком Лайн Вебером из университета Аделаиды, для проведения необходимых расчётов квантовой хромодинамики на суперкомпьютере. Вспомним теорию о кварках – фундаментальных частицах, из которых состоят протоны и нейтроны, а также о взаимодействии кварков посредством глюонов.

Вы видите модель энергетической плотности флуктуаций глюонного поля. Там, где появляются красные пятна, плотность энергии крайне высока, а затухание цвета означает её снижение. На этой анимации самые слабые флуктуации не отображаются, но фактически они есть, и их можно наблюдать. То, что мы видим, напоминает бурлящий суп из стремительно появляющихся и пропадающих флуктуаций квантового поля. Скорость передачи кадров – 1 миллион миллиардов миллиардов кадров в секунду. Вот это сверхбыстрая съёмка.

Размеры отображаемой области крайне малы; они составляют миллионы миллиардных метра. Туда едва вмещается два протона, но там нет протонов. Здесь вы видите моделирование вакуума, который, как нам всегда казалось, вообще-то должен быть пустым. На самом деле пространство заполнено флуктуациями кварков и полей. Из пустого пространства можно произвести аннигиляции кварков, поскольку оно не пустое. Звучит, мягко говоря, не очень правдоподобно: вот у вас пустота, и из неё ещё можно что-то взять.

Но да, вакуум непустой и что-то в себе содержит. Однако для того чтобы избавиться от флуктуаций и создать абсолютный вакуум, необходимо огромное количество энергии. Как ни удивительно, количество энергии, которое требуется для создания чистого вакуума, невероятно велико. А если даже вы его создадите, вы обнаружите, что он крайне нестабилен, и любые возмущения приведут к появлению квантовых флуктуаций.

Может, всё не так странно, как кажется на первый взгляд. Возьмём постоянный магнит при комнатной температуре; он создаёт вокруг себя магнитное поле благодаря правильной ориентации магнитных моментов всех его атомов. Но если вы его нагреете, вы передадите частицам достаточно тепловой энергии для преодоления так называемой точки Кюри, из-за чего их магнитные моменты будут разорены, а общее магнитное поле пропадёт. Чтобы избавиться от постоянного магнитного поля, нужна энергия – то же самое и с квантовым вакуумом.

Учитывая квантовые флуктуации, можно точнее описать взаимодействие фундаментальных частиц и, к примеру, узнать, где вероятнее всего обнаружится кварк. Оказывается, кварки находятся на этих облачках. А поскольку они появляются и пропадают очень быстро, мы склонны полагать, что кварки прыгают с одного такого облака на другое, а потом на третье и так далее. Я это себе представляю в виде туриста, пытающегося пересечь бегущий ручей: вокруг плещет вода, из-под неё выглядывают камни, и вам приходится быстро прыгать по ним, чтобы не замочить ноги.

Мне кажется, что кварки ведут себя так же, несмотря на то, что вы, я и все атомы во Вселенной – это в основном пустое пространство. То, что пустое пространство не такое уж пустое, и надо заметить, что без вакуумных флуктуаций нас с вами не существовало бы. Переведено и озвучено студией Верт Дайдер.

More Articles

View All
Product Leverage Is Egalitarian
Labor and capital are much less egalitarian, not just in their inputs but in their outputs. Let’s say that I need something that humans have to provide; like if I want a massage or if I need someone to cook my food. The more of a human element there is in…
Refugees Welcomed in New York | Explorer
[music playing] HOST: Of approximately 61,000 residents in Utica, New York, nearly 11,000 are immigrants and refugees. And 450 or more arrive here each year. Utica was a manufacturing town in the 1970s and 1980s. Some of our factories began to leave, and…
Lagrange multipliers, using tangency to solve constrained optimization
In the last video, I introduced a constrained optimization problem where we were trying to maximize this function f of x y equals x squared times y, but subject to a constraint that your values of x and y have to satisfy x squared plus y squared equals on…
How did Reagan's policies affect the economy? | US Government and Civics | Khan Academy
How did Ronald Reagan’s policies affect the government and economy? What Ronald Reagan believed is that good programs—he had been a New Deal Democrat—he believed that what had happened was good programs that had tried to help people who needed the help: …
Being a CEO (What they don’t tell you)
What’s your favorite position?” he asked. She said, “CEO.” “Are you for real?” Okay, the media glamorizes these high-power CEOs without actually revealing what goes on behind the scenes. In a recent interview with Jensen Huang, the CEO of the most valu…
Indefinite Pronouns | The parts of speech | Grammar | Khan Academy
Hey grammarians! Today, I want to talk about the idea of the indefinite pronoun, which looks kind of complicated, but really just does what it says on the tin. An indefinite pronoun is just that: it’s indefinite, undefined, uncertain. These are pronouns t…