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
How Japanese Masters Turn Sand Into Swords
[Derek] This is a video about how Japanese swords are made, swords that are strong enough and sharp enough to slice a bullet in half. The access we got for this video is incredible. We were able to film everything from gathering the iron sand to smelting …
Why AI Data Centers Are So Important For Development
This is the biggest problem we have in terms of staying ahead in AI, particularly for defense. So, this issue, which you saw manifest itself in the last 24 hours, is about data center costs. Each center costs $2 to $4 billion. There are only 25 teams tryi…
Rescue Scenarios with Better Technology | Breakthrough
Hi, I’m Tim Maloney, Vice President of Operations here at Guardian Centers. Guardian Centers was built in response to historical events. Hurricane Katrina and Sandy would be on the forefront of the decision-making process. We have set up national exercis…
Why I opened the first private jet showroom in the world!
The reason I built the first and only aviation showroom in the world is because nobody else has. I had to be different. Everybody in our industry today lives off a mobile phone and a laptop; that’s their business, that’s their office. To me, it just doesn…
4 Dangerous Effects Of Overthinking (animated)
The mind is a precious tool, but what happens when your thoughts get out of control? We humans are gifted with a thinking capacity that is superior to all other beings on this planet. History proves that the human brain is able to create great things like…
Khan Academy Student Demo
Hi everyone, this is Jeremy Shiffling from Khan Academy. Thanks so much for taking time to join me in this big week, either before the start of school or in the middle of the start of school, depending on where you’re calling from. But wherever you are in…