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
The Closer You Are to the Truth, the More Silent You Become Inside
One of the tweets that I put out a while back was: “The closer you get to the truth, the more silent you are inside.” We intuitively know this. When someone is blabbing too much, that person talks too much at the party—the court jester. You know they’re n…
#shorts The Day I Got Famous
And I was in Boston Logan with my daughter and my wife, and we’re getting on a flight. I went to the washroom; he was on my right. You, you’re sitting at the, you’re standing at the urinal. He kept looking at me, kept looking at me. I’ll never forget this…
Poop Splash Elimination - Smarter Every Day 22
Hey it’s me Destin. So here’s the deal. If you watch this video, it has the potential to change every day of your life for the rest of your life. However, you also have the potential to think about me, and whoever sent you this video, every day when you’r…
A warning about the Uber IPO…
What’s up, guys? It’s Graham here. So, two things. Number one, a picture of my land has been going viral lately on the internet. People are saying it’s like a black hole or something like that. I just want to put this to rest once and for all—it’s just a…
Gordon Ramsay Makes Masa | Gordon Ramsay: Uncharted
Because we’re so close to the border, I want to add some Tex-Mex flavors to my menu at the final cook. I’m about to meet an expert who still makes the traditional corn tortillas today, which may just give me that edge over Justin. Emmanuel. - Morning. H…
Making conclusions in a test about a proportion | AP Statistics | Khan Academy
A public opinion survey investigated whether a majority, more than 50 percent, of adults supported a tax increase to help fund the local school system. A random sample of 200 adults showed that 113 of those sampled supported the tax increase. Researchers …