Вакуум – основная проблема фундаментальной физики
advertisement
Âàêóóì îñíîâíàÿ ïðîáëåìà ôóíäàìåíòàëüíîé ôèçèêè ÊÂÀÍT 2002/¹4 2 È.ÐÎÇÅÍÒÀËÜ, À.×ÅÐÍÈÍ Ä ÂÅ Ñ ÏÎËÎÂÈÍÎÉ ÒÛÑß×È ËÅÒ ÍÀÇÀÄ ÃÐÅ- ÷åñêèå ôèëîñîôû Ëåâêèïï è Äåìîêðèò âûäâèíóëè ãèïîòåçó: ìèð ñîñòîèò èç ÷àñòèö àòîìîâ è ðàçäåëÿþùåé èõ ïóñòîòû.  ðàìêàõ ýòîé ãèïîòåçû àòîìû ïðåäñòàâëÿëèñü êàê ìåëü÷àéøèå íåäåëèìûå ÷àñòèöû, à ïóñòîòà ïîíèìàëàñü áóêâàëüíî: «íè÷òî». Ïîñëåäóþùåå ðàçâèòèå ôèçèêè ñóùåñòâåííî èçìåíèëî ñîäåðæàíèå ýòèõ ïîíÿòèé, ïðè ýòîì òåðìèí «àòîì» ñîõðàíèëñÿ, à ïîíÿòèå «ïóñòîòà» ñîâåðøèëî äëèííûé è òåðíèñòûé ïóòü, ïîñòåïåííî ïðåâðàùàÿñü â î÷åíü ëåãêóþ ìàòåðèþ, êîòîðóþ åùå â XIX ñòîëåòèè íàçûâàëè ýôèðîì, à ñåé÷àñ íàçûâàþò âàêóóìîì è ñ÷èòàþò ôóíäàìåíòîì ñîâðåìåííîé ôèçèêè. Îïðåäåëåíèå âàêóóìà Îòìåòèì, ÷òî ïîíÿòèå àáñîëþòíîé ïóñòîòû âîøëî â ïðîòèâîðå÷èå ñ ýêñïåðèìåíòîì â ñðåäíèå âåêà, êîãäà íà÷àëèñü ïåðâûå íàáëþäåíèÿ ñâåòîâûõ ÿâëåíèé. Ñâåò âçàèìîäåéñòâîâàë ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé èíòåðôåðåíöèÿ è äèôðàêöèÿ, è ýòî äîêàçàëî, ÷òî íå ñóùåñòâóåò àáñîëþòíîé ïóñòîòû. Ïîýòîìó áûëè âûäâèíóòû äâå îñíîâíûå ãèïîòåçû: ñóùåñòâóåò îñîáîå âåùåñòâî, íàçâàííîå ýôèðîì, è îíî îáóñëîâëèâàåò íàáëþäàåìûå ñâåòîâûå ýôôåêòû (èíòåðôåðåíöèþ è äèôðàêöèþ). Ïåðâîíà÷àëüíî ýôèð ïðåäñòàâëÿëè êàê óïðóãóþ ìåõàíè÷åñêóþ ñðåäó, à ðàñïðîñòðàíåíèå ñâåòîâûõ âîëí óïîäîáëÿëè ðàñïðîñòðàíåíèþ çâóêà. Îäíàêî ýòà êîíöåïöèÿ âñòðåòèëàñü ñ áîëüøèìè òðóäíîñòÿìè, êîòîðûå îñîáåííî ïðîÿâèëèñü â êîíöå XIX ñòîëåòèÿ, êîãäà Ìàéêåëüñîí ýêñïåðèìåíòàëüíî äîêàçàë, ÷òî ñêîðîñòü ñâåòà íå çàâèñèò îò äâèæåíèÿ èñòî÷íèêîâ è ïðèåìíèêîâ ñâåòà (ò.å. îò âûáîðà ñèñòåìû îòñ÷åòà). Ýòè îïûòû ïðîòèâîðå÷èëè ãèïîòåçå ýôèðà, îïðåäåëÿþùåãî ïðèâèëåãèðîâàííóþ ñèñòåìó îòñ÷åòà, â êîòîðîé òîëüêî è ñïðàâåäëèâû çàêîíû îïòèêè.  íà÷àëå XX ñòîëåòèÿ áûëà ñîçäàíà òåîðèÿ îòíîñèòåëüíîñòè (Ýéíøòåéí, Ïóàíêàðå, Ëîðåíö), êîòîðàÿ îòâåðãëà ãèïîòåçó ñóùåñòâîâàíèÿ ïóñòîãî ïðîñòðàíñòâà. Íîâîå ñîñòîÿíèå áûëî íàçâàíî âàêóóìîì. Ñîãëàñíî êâàíòîâîé òåîðèè ïîëÿ, âàêóóì ðàññìàòðèâàåòñÿ íå êàê ïðîñòîå îòñóòñòâèå ïîëÿ, à êàê îäíî èç âîçìîæíûõ ñîñòîÿíèé ïîëÿ. Ïîñëåäíèå ñîáûòèÿ â êîñìîëîãèè äàþò âñå îñíîâàíèÿ ïîëàãàòü, ÷òî âî Âñåëåííîé äîìèíèðóåò âàêóóì è ïëîòíîñòü åãî ýíåðãèè ïðåâîñõîäèò âñå «îáû÷íûå» ôîðìû êîñìè÷åñêîé ìàòåðèè âìåñòå âçÿòûå. Óðàâíåíèå ñîñòîÿíèÿ âàêóóìà èìååò âèä p = -ε , ãäå ð äàâëåíèå, ε îáúåìíàÿ ïëîòíîñòü ýíåðãèè. Çàìåòèì, ÷òî âíåøíå ýòî óðàâíåíèå íàïîìèíàåò èçâåñòíîå óðàâíåíèå ñîñòîÿíèÿ èäåàëüíîãî ãàçà. Íàïðèìåð, äëÿ íåðåëÿòèâèñòñêîãî îäíîàòîìíîãî ãàçà 3 2 U = pV , èëè p = ε , 2 3 à äëÿ ãàçà ôîòîíîâ ε p= . 3 Îäíàêî óðàâíåíèå ñîñòîÿíèÿ âàêóóìà êàðäèíàëüíî îòëè÷àåòñÿ îò ýòèõ óðàâíåíèé íàëè÷èåì â íåì çíàêà «ìèíóñ». Êàê äîêàçûâàåòñÿ â êâàíòîâîé òåîðèè ïîëÿ, ýòî óðàâíåíèå ñîñòîÿíèÿ óíèêàëüíî, îíî åäèíñòâåííîå, ïðè êîòîðîì ñîõðàíÿåòñÿ îñíîâíîé çàêîí ìåõàíèêè çàêîí èíåðöèè. Ïîòåðè ýíåðãèè íà òðåíèå ÷àñòèöû ñ âàêóóìíîé ìàòåðèåé áóäóò òî÷íî êîìïåíñèðîâàòüñÿ âîçäåéñòâèåì äàâëåíèÿ. Ðàçóìååòñÿ, ýòà îñîáåííîñòü ñîõðàíÿåòñÿ ëèøü ïðè óñëîâèè ðàâíîìåðíîñòè è ïðÿìîëèíåéíîñòè äâèæåíèÿ. Åñëè, íàïðèìåð, ÷àñòèöà äâèæåòñÿ ïî îêðóæíîñòè, òî âàêóóì áóäåò èçìåíÿòü õàðàêòåðèñòèêè åå äâèæåíèÿ. Âîçäåéñòâèå íà ÷àñòèöó îêàçûâàþò òàêèå «ñîñòàâëÿþùèå» âàêóóìà, êàê «íóëåâûå» (êâàíòîâûå) êîëåáàíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ è ðîæäàþùèåñÿ íà êîðîòêîå âðåìÿ ( : h mc 2 , ãäå h ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà, m ìàññà ÷àñòèöû, c ñêîðîñòü ñâåòà) ïàðû ÷àñòèö (íàïðèìåð, ýëåêòðîí ïëþñ ïîçèòðîí) òàêèå ÷àñòèöû íàçûâàþò âèðòóàëüíûìè. Ïîëíàÿ êîìïåíñàöèÿ ïîòåðü ýíåðãèè âîçìîæíà ëèøü â òîì ñëó÷àå, åñëè ÷àñòèöà äâèæåòñÿ ïðÿìîëèíåéíî è ðàâíîìåðíî. Åñëè æå ÷àñòèöà äâèæåòñÿ ïî îêðóæíîñòè, òî ïðîèñõîäèò î÷åíü íåáîëü- øîé (èç-çà ìàëîñòè çíà÷åíèÿ h mc2 ) ñäâèã ýíåðãèè. Èìåííî ýòî íàáëþäàåòñÿ, íàïðèìåð, â àòîìå âîäîðîäà. Ñäâèã óðîâíåé ýíåðãèè àòîìà âîäîðîäà (ëýìáîâñêèé ñäâèã) âû÷èñëåí è èçìåðåí äî äåñÿòîãî çíàêà, ïðè ýòîì òåîðåòè÷åñêèå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ ïðåêðàñíî ñîãëàñóþòñÿ. Ýòîò ïðèìåð (äàëåêî íå åäèíñòâåííûé) ñâèäåòåëüñòâóåò î ñóùåñòâîâàíèè âàêóóìà, âçàèìîäåéñòâóþùåãî ñ ÷àñòèöàìè. È çäåñü âîçíèêàåò åñòåñòâåííûé âîïðîñ ÂÀÊÓÓÌ ÎÑÍÎÂÍÀß ÏÐÎÁËÅÌÀ ÔÓÍÄÀÌÅÍÒÀËÜÍÎÉ ÔÈÇÈÊÈ 3 (áûòü ìîæåò, îñíîâíîé âîïðîñ ôóíäàìåíòàëüíîé ôèçèêè): ïî÷åìó âàêóóìíàÿ ìàòåðèÿ ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿåò íà ìàêðîñêîïè÷åñêèå ÿâëåíèÿ? Ñåé÷àñ ýòîò âîïðîñ ñäåëàëñÿ îñîáåííî àêòóàëüíûì â ñâÿçè ñ ðåãèñòðàöèåé íîâûõ íàáëþäàòåëüíûõ äàííûõ î âñïûøêàõ ñâåðõíîâûõ çâåçä, íàõîäÿùèõñÿ íà ðàññòîÿíèÿõ â ñîòíè è òûñÿ÷è ìåãàïàðñåê (ðàíåå áûëè äîñòóïíû ðàññòîÿíèÿ 1020 ìåãàïàðñåê). Ïîëó÷åííûå äàííûå íåîïðîâåðæèìî ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî ðàñøèðåíèå Âñåëåííîé íå çàìåäëÿåòñÿ, à óñêîðÿåòñÿ! Èç ýòîãî íåèçáåæíî ñëåäóåò âûâîä, ÷òî âî Âñåëåííîé äîìèíèðóåò âàêóóì; ïî ïëîòíîñòè îí ïðåâîñõîäèò âñå «îáû÷íûå» ôîðìû êîñìè÷åñêîé ìàòåðèè âìåñòå âçÿòûå. Áîëüøàÿ ïëîòíîñòü âàêóóìà ïðèâîäèò ê óñêîðåíèþ ðàñøèðåíèÿ (ò.å. ê ýôôåêòó «àíòèãðàâèòàöèè») èìåííî áëàãîäàðÿ ïðèâåäåííîìó âûøå íåîáû÷íîìó óðàâíåíèþ ñîñòîÿíèÿ âàêóóìíîé ìàòåðèè. íîì ÎÒÎ ÿâëÿåòñÿ èäåÿ ñóùåñòâîâàíèÿ âî Âñåëåííîé íîâîé ãèïîòåòè÷åñêîé ìàòåðèè, êîòîðóþ íàçûâàþò êîñìè÷åñêèì âàêóóìîì. Ïëîòíîñòü ýíåðãèè ε Λ òàêîãî âàêóóìà ( Λ -÷ëåíà) ðàâíà Ìåòàãàëàêòèêà è Âñåëåííàÿ  íàøó ýïîõó ( t = t0 ) ïîñòîÿííàÿ H t0 (íàçâàííàÿ ïîñòîÿííîé Õàááëà) ðàâíà Ïîïûòàåìñÿ ÷åòêî îïðåäåëèòü ïîíÿòèÿ, ñ êîòîðûìè íàì ïðèäåòñÿ âñòðå÷àòüñÿ. Ïðåæäå âñåãî ïðèâåäåì ïîðÿäîê âåëè÷èí, ñ êîòîðûìè ìû áóäåì èìåòü äåëî: Íàçâàíèå îáúåêòà Ðàçìåðû, ñì Çâåçäà 1011 Ãàëàêòèêà 1022 Ìåòàãàëàêòèêà 1028 Ðàçìåðû Ìåòàãàëàêòèêè ýòî ðàçìåðû, â íàñòîÿùåå âðåìÿ ìàêñèìàëüíî äîñòóïíûå äëÿ íåïîñðåäñòâåííûõ èçìåðåíèé. Ïîýòîìó, íàâåðíîå, îáùåïðèíÿòî íàçûâàòü åå ðàçìåð RM ðàçìåðîì Âñåëåííîé, èëè Ìèðà. Íà íàø âçãëÿä, âåñü èñòîðè÷åñêèé îïûò óêàçûâàåò, ÷òî íàèáîëüøèå äîñòóïíûå ðàçìåðû îïðåäåëÿþòñÿ òåõíèêîé (èëè óðîâíåì öèâèëèçàöèè). Íàïðèìåð, åùå íåñêîëüêî ñîò ëåò íàçàä ìîæíî áûëî ñ óâåðåííîñòüþ îïðåäåëèòü ëèøü ðàçìåðû Çåìëè ( : 109 ñì). Ñëåäîâàòåëüíî, ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî âåëè÷èíà RM åñòü íàèáîëüøåå èçìåðÿåìîå ñåé÷àñ ðàññòîÿíèå. Âñåëåííàÿ æå ñóùåñòâåííî áîëüøèé îáúåêò.  íàñòîÿùåå âðåìÿ åñòü êîñâåííûå óêàçàíèÿ, ÷òî ðàçìåðû Âñåëåííîé íà ìíîãî ïîðÿäêîâ ïðåâûøàþò RM . Êîñìîëîãè÷åñêàÿ ïîñòîÿííàÿ Ìû íå èìååì âîçìîæíîñòè èçëîæèòü çäåñü ïîäðîáíî îáùóþ òåîðèþ îòíîñèòåëüíîñòè (ÎÒÎ). Çàìåòèì ëèøü, ÷òî òåîðåòè÷åñêàÿ îñíîâà êîñìîëîãèè îñíîâàíà íà ÎÒÎ. (Íàèáîëåå ïðîñòîå èçëîæåíèå ÎÒÎ è åå ïðèëîæåíèé ê êîñìîëîãèè ñîäåðæèòñÿ â ñòàòüå È.Õðèïëîâè÷à «Îáùàÿ òåîðèÿ îòíîñèòåëüíîñòè»: æóðíàë «Êâàíò», 1999, ¹ 4. Ïðèì. ðåä.) Îòìåòèì öåíòðàëüíóþ èäåþ ÎÒÎ. Ýòà òåîðèÿ äîëæíà îòðàçèòü îñîáåííîñòè ãðàâèòàöèè è, ïî ìûñëè Ýéíøòåéíà, áûòü îñíîâîé êîñìîëîãèè è ñïåöèàëüíîé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè. Âñå ýòè èäåè íàøëè ñâîå âîïëîùåíèå â ñîâðåìåííîé íàóêå, èñêëþ÷àÿ îäíî âàæíîå îáñòîÿòåëüñòâî: äî ñèõ ïîð íå ïîñòðîåíà ïîñëåäîâàòåëüíàÿ êâàíòîâàÿ òåîðèÿ ãðàâèòàöèè. Îäíîé èç âàæíûõ îñîáåííîñòåé ñîçäàííîé Ýéíøòåé1* εΛ = Λc 4 , 8πG ãäå Λ ââåäåííàÿ Ýéíøòåéíîì êîñìîëîãè÷åñêàÿ ïîñòîÿííàÿ, G èçâåñòíàÿ ãðàâèòàöèîííàÿ ïîñòîÿííàÿ. Êîñìîëîãè÷åñêàÿ ïîñòîÿííàÿ áûëà ââåäåíà Ýéíøòåéíîì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü íåèçìåííîñòü (ïîñòîÿíñòâî) Âñåëåííîé âî âðåìåíè. Îäíàêî ðàçâèòèå ÎÒÎ (Ôðèäìàí) è ïðîâåäåííûå íàáëþäåíèÿ (Õàááë) ïðîäåìîíñòðèðîâàëè ïåðåìåííîñòü Ìåòàãàëàêòèêè. Äâà îáúåêòà â ïðåäåëàõ Ìåòàãàëàêòèêè, ðàçäåëåííûå ðàññòîÿíèåì r, óäàëÿëèñü äðóã îò äðóãà ñî ñêîðîñòüþ v = H t r . H t0 : 10-18 c-1 .  Ìåòàãàëàêòèêå, ïðè t = t0 , Λ < 10-56 cì -2 . Îäíàêî âî Âñåëåííîé âíå Ìåòàãàëàêòèêè âåëè÷èíà L ìîæåò áûòü î÷åíü áîëüøîé è îïðåäåëÿòü âñå ïðîöåññû, â íåé ïðîèñõîäÿùèå. Òàêèì îáðàçîì, ïîñòðîèòü ìîäåëü Ìåòàãàëàêòèêè (êîòîðàÿ âî âðåìåíà Ýéíøòåéíà îòîæäåñòâëÿëàñü ñî Âñåëåííîé), ñîãëàñóþùóþñÿ ñ íàáëþäàòåëüíûìè äàííûìè è ãèïîòåçîé î äîìèíèðîâàíèè L-÷ëåíà, îêàçàëîñü íåâîçìîæíûì, è Ýéíøòåéí ñ÷èòàë ââåäåíèå åãî â ÎÒÎ ñàìîé áîëüøîé îøèáêîé â ñâîåé íàó÷íîé äåÿòåëüíîñòè. Êàê îêàçàëîñü äàëåå, òàêàÿ îòðèöàòåëüíàÿ ñàìîîöåíêà òàêæå áûëà îøèáî÷íîé. Îòìåòèì, ÷òî êîñìîëîãè÷åñêàÿ ïîñòîÿííàÿ îïèñûâàåò ãðàâèòàöèîííûå ñèëû ïðèòÿæåíèÿ (åñëè Λ < 0 ) èëè îòòàëêèâàíèÿ ( Λ > 0 ); ñîîòâåòñòâóþùèå åé ñèëû ÿâëÿþòñÿ äîïîëíèòåëüíûìè ê íüþòîíîâñêèì ñèëàì ïðèòÿæåíèÿ. Ââåäåíèå æå Λ-÷ëåíà îçíà÷àåò ââåäåíèå íîâûõ ñèë ãðàâèòàöèè. Âëèÿíèå âàêóóìà íà äèíàìèêó Ìåòàãàëàêòèêè ìîæåò óñòàíîâèòü òîëüêî îïûò. ×òîáû óïðîñòèòü èçëîæåíèå ýêñïåðèìåíòîâ, ïðîâåäåííûõ â ïîñëåäíåå âðåìÿ è îêàçàâøèõ ïîäëèííî ðåâîëþöèîííîå âëèÿíèå íà êîñìîëîãèþ, ìû èñïîëüçóåì íåðåëÿòèâèñòñêîå ïðèáëèæåíèå àíàëèçà ðàñøèðåíèÿ Ìåòàãàëàêòèêè (Ìèëí è Ìàêêðè, íà÷àëî 1930-õ ãîäîâ). Äîïóñòèì, ÷òî Ìåòàãàëàêòèêà èìååò øàðîîáðàçíóþ ôîðìó ñ ðàâíîìåðíîé ïëîòíîñòüþ rG . Òîãäà óðàâíåíèå äâèæåíèÿ äëÿ ÷àñòèöû íà ïîâåðõíîñòè øàðà âûãëÿäèò òàê: R¢¢ = - GM , R2 ãäå R ðàäèóñ øàðà, à M = rG 4p 3 R 3 åãî ïîëíàÿ ìàññà.  ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ìîæíî ïîëîæèòü, ÷òî ìàññà Ì îñòàåòñÿ íåèçìåííîé, è òîãäà ðåøåíèå ýòîãî óðàâíåíèÿ èìååò âèä 2 1 æç dR ö÷ GM = E, ÷ 2 ççè dt ÷ø R ÊÂÀÍT 2002/¹4 ãäå Å ïîñòîÿííàÿ èíòåãðèðîâàíèÿ. Ïîñëåäíåå óðàâíåíèå èìååò ïðîñòóþ èíòåðïðåòàöèþ îíî îòðàæàåò çàêîí ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè äëÿ èçîëèðîâàííîãî ýëåìåíòà Ìåòàãàëàêòèêè ñ åäèíè÷íîé ìàññîé. Îïðàâäàíèåì ýòîãî âûâîäà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îí ïðèâîäèò ê ðåøåíèþ, îòâå÷àþùåìó îñíîâíîìó ïðèíöèïó êîñìîëîãèè çàêîíó Õàááëà v12 = H t r12 , ãäå v12 è r12 îòíîñèòåëüíàÿ ñêîðîñòü è ðàññòîÿíèå ìåæäó äâóìÿ ýëåìåíòàìè (1, 2) Ìåòàãàëàêòèêè. Íåîáõîäèìî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî ïðèâåäåííîå âûøå ñîîòíîøåíèå ñïðàâåäëèâî ëèøü äëÿ âðåìåíè t » t0 . Ïðè âðåìåíàõ t = t0 Ìåòàãàëàêòèêà èìååò ìåíüøèå ðàçìåðû, è ïðè âû÷èñëåíèè ðàññòîÿíèÿ r12 ñëåäóåò èñïîëüçîâàòü áîëåå ñëîæíûå ñîîòíîøåíèÿ. Âàêóóì è äðóãèå ôîðìû êîñìè÷åñêîé ìàòåðèè Ïî íàáëþäàòåëüíûì äàííûì î ñâåðõíîâûõ, î êîòîðûõ ìû óïîìèíàëè, ïëîòíîñòü âàêóóìà ρ v ïðåâûøàåò ñóììàðíóþ ïëîòíîñòü îñòàëüíûõ êîìïîíåíòîâ êîñìè÷åñêîé ñðåäû: òåìíîãî âåùåñòâà ( ρd ), ñâåòÿùåãîñÿ âåùåñòâà çâåçä è ãàëàêòèê ( ρp ) è èçëó÷åíèÿ ( ρ r ). Îáû÷íî ïëîòíîñòè êîìïîíåíòîâ îòíîñÿò ê òàê íàçû2 âàåìîé êðèòè÷åñêîé ïëîòíîñòè ρc = 3 8 H G = 29 3 = 0,6 × 10- ã × ñì - . Òåïåðü ïðèâåäåì ïîñëåäíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå äëÿ ýòèõ îòíîøåíèé: ρv ρc = 0,7 ± 01 , ρd ρ c = 0,3 ± 01 , ρp ρc = 0,02 ± 0,01 , ρr ρc : 10 -4 . Çäåñü íóæíî ñäåëàòü îäíî çàìå÷àíèå, Èíîãäà òåìíóþ ìàòåðèþ, ñîñòîÿùóþ èç íåèçâåñòíûõ ýëåêòðîíåéòðàëüíûõ ÷àñòèö, âêëþ÷àþò â L -÷ëåí. Ýòî àáñîëþòíî íåâåðíî. Òåìíàÿ ìàòåðèÿ çàíèìàåò ïåðèôåðè÷åñêóþ ÷àñòü ãàëàêòèê è, ñëåäîâàòåëüíî, ðàñïðåäåëåíà (â îòëè÷èå îò âàêóóìà) êðàéíå íåðàâíîìåðíî, à L -÷ëåí çàíèìàåò ïî÷òè ðàâíîìåðíî âñþ Ãàëàêòèêó. Ðåàëüíàÿ ìàòåðèÿ ñîñòîèò èç èçâåñòíûõ ÷àñòèö (ïðîòîíîâ, íåéòðîíîâ, ýëåêòðîíîâ, ôîòîíîâ è äðóãèõ ÷àñòèö). Îäíàêî óïîìÿíóòàÿ ïóòàíèöà íå ñîâñåì áåçîñíîâàòåëüíà. Âîïðîñ «èç ÷åãî» ñîñòîèò L -÷ëåí, âåðîÿòíî, îñíîâíîé â ôèçèêå âàêóóìà è òàêæå äàëåê îò îêîí÷àòåëüíîãî ðåøåíèÿ. Íî îäíî óñëîâèå îñòàåòñÿ L -÷ëåí (êîòîðûé èíîãäà îòîæäåñòâëÿþò ñ âàêóóìîì), åñëè è ñîñòîèò èç ÷àñòèö, òî ïîñëåäíèå äîëæíû îáëàäàòü óíèêàëüíûìè ñâîéñòâàìè: îòñóòñòâèåì ñïèíà (ñêàëÿðíûå ÷àñòèöû), ñòàáèëüíîñòüþ è ýëåêòðîíåéòðàëüíîñòüþ.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå íå áóäåò âûïîëíÿòüñÿ îñíîâíîå óñëîâèå p = -ε , è âàêóóì ïðåâðàòèòñÿ â îòâåðãíóòûé äàâíî ýôèð. Îêàçûâàåòñÿ, íàéòè òàêèå ÷àñòèöû ñðåäè ÷åòûðåõñîò óæå îáíàðóæåííûõ íà óñêîðèòåëÿõ ÷àñòèö ñîâñåì íå ïðîñòî. Íàèáîëåå ïîäõîäÿùèì êàíäèäàòîì â ÷àñòèöû âàêóóìà ÿâëÿþòñÿ ÷àñòèöû Õèããñà, êîòîðûå åùå óâåðåííî íå îáíàðóæåíû íåïîñðåäñòâåííî, íî èõ ñóùåñòâîâàíèå ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì óñëîâèåì äëÿ ôîðìè- ðîâàíèÿ òåîðèè, îáúåäèíÿþùåé ýëåêòðîìàãíèòíîå è ñëàáîå âçàèìîäåéñòâèÿ. (Ïî ñàìûì ïîñëåäíèì è íå î÷åíü íàäåæíûì äàííûì, ïîëó÷åííûì íà óñêîðèòåëå LEP, ìàññà Õèããñ-áîçîíà ïîðÿäêà 150 ÃýÂ.) Ïðîáëåìà ïðèðîäû òåìíîé ìàòåðèè òàêæå âåñüìà èíòåðåñíà, õîòÿ òåìíàÿ ìàòåðèÿ íå òàê óíèâåðñàëüíà, êàê âàêóóì, è, âåðîÿòíî, íå èãðàåò â ýâîëþöèè Âñåëåííîé ñòîëü ïðèíöèïèàëüíîé ðîëè. Âàêóóì ÿâëÿåòñÿ îñíîâîé åùå îäíîãî ôóíäàìåíòàëüíîãî âîïðîñà: ïî÷åìó åãî ïëîòíîñòü ρv < 10 -29 ã × ñì -3 ñòîëü ìàëà? Îöåíêè, îñíîâàííûå íà ñîîáðàæåíèÿõ ðàçìåðíîñòè, óêàçûâàþò, ÷òî çíà÷åíèå ρ v äîëæíî áûòü íà ìíîãî äåñÿòêîâ ïîðÿäêîâ áîëüøå. Äåéñòâèòåëüíî, æ h ö ρv » m ç ÷ è mc ø -3 , ïîýòîìó åñëè äàæå ïðèíÿòü m = 10 -24 ã (ïðîòîí), òî 16 -3 ïðèõîäèì ê çíà÷åíèþ ρv : 10 ã × ñì . Åñëè æå ïîëàãàòü, ÷òî ìàññà m îïðåäåëÿåòñÿ ôóíäàìåíòàëüíûìè ïîñòîÿííûìè h , G è ñ, òî ïëîòíîñòü äîëæíà áûëà áû äîñòèãíóòü óæ ñîâñåì ôàíòàñòè÷åñêîé âåëè÷èíû. Çàêëþ÷åíèå Èíòåðïðåòàöèÿ ðàçëè÷èÿ ìåæäó ýòèìè îöåíêàìè è ðåàëüíûì çíà÷åíèåì ρv ÿâëÿåòñÿ, ïîæàëóé, íàèáîëåå èíòðèãóþùåé ïðîáëåìîé ôóíäàìåíòàëüíîé ôèçèêè. Ïî íàøåìó ìíåíèþ, âîçìîæíî, ÷òî âàêóóì Âñåëåííîé ñîñòîèò èç ìàññèâíûõ ÷àñòèö è ÷òî åãî ïëîòíîñòü âåñüìà âåëèêà. Îäíàêî ïðè îáðàçîâàíèè Ìåòàãàëàêòèêè ïðîèñõîäèò ôàçîâûé ïåðåõîä, êîòîðûé ñóùåñòâåííî óìåíüøàåò ìàññó âàêóóìíûõ ÷àñòèö è òðàíñôîðìèðóåò èõ ýíåðãèþ â ðåàëüíûå ÷àñòèöû è ýíåðãèþ èõ äâèæåíèÿ. ×ðåçâû÷àéíàÿ ìàëîñòü ìàññû âàêóóìíûõ ÷àñòèö îïðåäåëÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòüþ äëèòåëüíîãî ñóùåñòâîâàíèÿ Ìåòàãàëàêòèêè äëÿ îáðàçîâàíèÿ ñëîæíûõ ôîðì ìàòåðèè. Èëëþñòðàöèÿ Ë.Òèøêîâà 4
