Зміст:
Основні ідеї квантової теорії та її еволюція.
1.Формірованіе квантових уявлень ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
2. Проблема повноти квантової механіки. Парадокс Ейнштейна-Подольського-Розена та його інтерпретації ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
3. Нерівність Белла і відкриття А. Аспекту ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
4. Фізичний вакуум і його властивості ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
Список використаної літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 16
Формування квантових уявлень.
Майже одночасно з появою теорії відносності у фізиці відбулася подія, якій судилося стати початком ще однієї революції в природознавстві. 14 грудня 1900, коли у виступі Макса Планка на засіданні Німецького фізичного товариства вперше прозвучало слово "квант", вважається датою народження вчення про кванти. Багато хто з творців цього вчення - сам Макс Планк, Альберт Ейнштейн, Луї де Бройль, Едвін Шредінгер і інші фізики - не змогли примиритися з тим, на що перетворилося їхнє дітище. Наприклад, Ейнштейн у 1925 році в листі Мішелю Бессо назвав квантову механіку "справжнім чаклунським обчисленням". А Шредінгер, розмовляючи з Нільсом Бором у 1926 році, вигукнув: "Якщо ми збираємося зберегти ці кляті квантові стрибки, то я взагалі жалкую, що мав справу з квантової теорії!" Так міркували найбільші вчені, а що творилося в умах пересічних фізиків, тим більше важко уявити. Навіть тепер, в 21 столітті, вчені не припиняють спроб зрозуміти глибинні основи квантової теорії і пояснити сенс її фундаментальних принципів. Що ж змусило фізиків працювати над створенням квантової теорії? Перш за все, бажання зрозуміти природу непояснених з позицій класичної науки явищ. Після того, як стало зрозуміло, що поле - особлива форма матерії, несвідомих до речовини, модифікована Лоренцем електродинаміка Максвелла чудово справлялася з описом процесів випромінювання електромагнітних хвиль. Нерозв'язні проблеми виникли при вирішенні задач про взаємодію випромінювання з речовиною. У першу чергу це стосувалося до випромінювання чорного тіла, фотоефекту і оптичним спектрами атомів.
Початок розвитку квантової механіки поклали роботи М. Планка з теорії випромінювання чорного тіла. Потрібно було знайти явний вигляд функції, що визначає спектральну щільність енергії випромінювання. Визначити її на основі лише термодинаміки не вдалося. Використання електродинамічних законів дозволило Релею отримати спектральний розподіл:
,
(Формула Релея - Джинса). Тут ω - частота випромінювання; - Спектральна щільність енергії випромінювання; T - температура; c - швидкість світла; V - даний обсяг. Це розподіл суперечило експериментальним даним, так як передвіщений формулою Релея - Джинса необмежене зростання спектральної щільності зі збільшенням частоти в експерименті не спостерігалося, в області високих частот спектральна щільність знижувалася.
Всі спроби отримати узгоджується з експериментом результат виявилися невдалими. Знадобився принципово новий погляд на речі, який і був сформульований у працях Планка. Планк представив речовина як набір тих, хто вагається осциляторів і поставив завдання дослідження рівноваги, усталеного в результаті обміну енергією між осциляторами і випромінюванням. Вирішуючи цю задачу методом класичної фізики, він отримав розподіл Релея. Було зроблено припущення, що неправильність закону Релея пов'язана з дуже великою роллю, яку в класичній стрічці грають високочастотні осцилятори. Щоб придушити значення високочастотних осциляторів, було зроблено ключове припущення, що речовина може випускати випромінювання тільки кінцевими порціями, пропорційними частоті випромінювання. Енергія кожного осцилятора E n = n ћ ω, де ћ - постійна Планка, n - ціле. У результаті було отримано розподіл Планка (1900 р.), яке добре узгоджувалося з експериментом:
.
Спочатку це здавалося просто дотепною гіпотезою, рішенням приватної завдання, але поступово стало ясно, що ця дискретність порцій енергії вимагає перегляду принципів класичної фізики. Квантування енергії має сенс тільки для гармонійних осциляторів, в інших завданнях квант енергії визначається неоднозначно. Виявилося, що правильно вважати, що ћ - квант дії. Але вже з існування кванта дії слідувала взаємозв'язок між динамічними змінними та змінними, що характеризують положення в просторі, а це не вкладалося в класичну картину світу. Відразу стало очевидним, що апарат аналітичної механіки придатний для введення квантування.
Подальшим підтвердженням квантової теорії були праці А. Ейнштейна про фотоефект (1905 р.) і модель атома Н. Бора (1913 р.). Фотоефект - випускання речовиною швидких електронів під впливом випромінювання. Виявилося, що енергія іспущенних електронів не залежить від інтенсивності випромінювання, а залежить від частоти. Це суперечило класичним уявленням. Ейнштейн припустив, що монохроматичне випромінювання складається з квантів, причому енергія кожного кванта E = ħ ω. На підставі цього припущення були отримані результати, які чудово узгоджувалися з експериментом.
Важливим кроком вперед стала атомна теорія Н. Бора. Класична фізика не змогла пояснити отримані емпіричним шляхом спектральні закони - серії у спектрах випромінювання атомів. Планетарна модель атома, правильність якої підтверджувалася в дослідах Резерфорда, суперечила класичної електродинаміки: електрони повинні були втрачати енергію при обертанні навколо ядра атома і падати на нього. Бор зберіг планетарну модель атома, але ввів в неї квантові принципи. Було зроблено припущення, що електрон може перебувати в стані з певною енергією і в цьому стаціонарному стані немає випромінювання. Випромінювання виникає тільки при переході між станами. Принциповий недолік теорії Бора полягав у штучному накладення квантових понять на класичні уявлення. Крім того, теорія Бора дозволяла знайти енергію стаціонарних станів тільки для кругового руху. Розвитком цієї теорії стали методи квантування Бора - Зоммерфельда, що застосовуються для багатовимірного руху. Для визначення різних квантовомеханічний параметрів, які неможливо було вирахувати з наявним апаратом, Бор сформулював чудовий принцип відповідності, який полягав у тому, що для великих квантових чисел класична і квантова фізика повинні давати однакові відповіді, - наприклад, по класично обчисленої інтенсивності випромінювання можна обчислити вірогідність переходу. У результаті було створено те, що називається старої квантової теорії.
Проблема повноти квантової механіки. Парадокс Ейнштейна-Подольського-Розена та його інтерпретації.
Найцікавіші моменти в історії і методології сучасної фізики пов'язані з вирішенням проблеми інтерпретації квантової теорії. Ця проблема і зараз залишається в центрі уваги наукової спільноти, так як ні прихильники копенгагенської інтерпретації, ні її супротивники не збираються залишати своїх позицій. Однак ні ті, ні інші, не заперечуючи правомірності принципу невизначеностей у квантовій теорії, тим не менш не проводять послідовно методологічні принципи інваріантності, відносності і симетрії, які, як ми вказували, безпосередньо пов'язані з проблемою повноти квантової механіки. Як стане ясно з подальшого, якщо ми в своїх дослідженнях спираємося на ці принципи, то повинні з необхідністю визнавати, що вірогідність є об'єктивна характеристика, непереборний факт квантової теорії. А якщо це так, то немає підстав вважати, що у квантовій механіці присутні суб'єктивно-позитивістські елементи і що вона є нібито неповної теорією.
Подібні звинувачення були висунуті з позицій реалізму класичної фізики, яка відмовляла ймовірності у праві бути фактом з онтологічним змістом. Але насправді справа йде якраз навпаки. Якщо прийняти, що ймовірність - об'єктивна характеристика природи, тобто має онтологічну навантаження, то можна наблизитися до ідеалу А. Ейнштейна, орієнтованому на реалістичне тлумачення квантової теорії, хоча сам учений в цьому ідеалі не хотів бачити ймовірності - "тільки факти". Таким чином, якщо з тези взяти раціональне зерно - визнання необхідності реалістичного опису мікросвіту, не стиснутого, однак, класичними вимогами, з антитези - визнання ймовірності як реальності, а не як недостатності інформації про об'єкт (з чисто гносеологічної боку), то можна прийти до синтезу - імовірнісного реалізму як діалектичному спростуванню класичної тези. І тоді стає зрозумілим, що квантова механіка є повною теорією і тому немає необхідності продовжувати пошуки "прихованих параметрів", що мають на меті повернути фізику до класичного ідеалу класичної картини світу.
Беручи за критерій повноти теорії задоволення вимоги, щоб кожному елементу фізичної реальності відповідав елемент фізичної теорії, А. Ейнштейн, Б. Подільський і Н. Розен зуміли показати, що опис квантового стану хвильової функцією не є повним - так званий парадокс Ейнштейна - Подільського - Розена. Як зазначає X. Бьом, доречніше в цьому випадку говорити про аргумент, а не про парадокс, оскільки нічого парадоксального тут немає. Парадокс означає щось незвичайне, дивне, несподіване, неймовірне, а Ейнштейн, Подільський і Розен отримали в своїй роботі саме такий результат, який і хотіли отримати. Але інакше і не могло бути, оскільки вони вибрали критерій реальності, протилежний самої сутності квантової теорії. Згідно з цим критерієм, існує елемент фізичної реальності, відповідний даної фізичної величини, якщо її значення можна визначити тільки з імовірністю, рівній одиниці. При такому критерії було б парадоксальним, якби автори зуміли показати, що квантова теорія не є неповною. Як відомо, при коректному використанні формального апарату неможливо спростувати те, що закладено в основі. Так що за допомогою цього парадоксу Ейнштейн не зміг довести неспроможність квантової теорії, а більш логічно обгрунтував свою позицію,
Що стосується спроб зробити квантову механіку повною теорією шляхом введення "прихованих параметрів", то, як відомо, вони виявилися безуспішними. Спочатку Р. фон Нейман показав, що існування "прихованих параметрів" знаходиться в протиріччі з формалізмом квантової механіки. Потім кроки, зроблені Д. Бомом і А. X. Ароновим, теж не привели до задовільного результату, так як автори припускали існування нелокальних властивостей, а це суперечило висунутому Ейнштейном вимогу локальності. Пізніше Д. Белл обгрунтував неможливість формулювання квантової механіки як локально-детерміністській теорії "прихованих параметрів". Експериментальна перевірка нерівності, встановленого Беллом, показала, що в межах точності вимірювань результати підтверджують істинність квантової теорії. Таким чином, можна вважати доведеним, що ідея "прихованих параметрів" несумісна з квантовою теорією. Звичайно, шукати "приховані параметри" не просто неможливо, але, мабуть, безглуздо: "приховані параметри" до того приховані, що їх взагалі не можна знайти. Програма Ейнштейна: знайти таке коректне повний опис явищ у мікросвіті, щоб у ньому були "тільки факти, а не вірогідність", щоб у ньому не було невизначеностей і щоб воно задовольняло ідеалу строгого класичного детермінізму, - виявляється нездійсненною.
Ідея "прихованих параметрів" і потрібна саме для створення повної теорії. Виявляється, проте, що хоча така теорія і претендує на те, щоб мати внутрішнім досконалістю, бути природною і логічно простий, вона вступає в протиріччя з першим і основним критерієм - критерієм зовнішнього виправдання. Справа в тому, що теорія, побудована на основі "прихованих параметрів", не тільки вводить принципово неспостережний (дійсно, містично приховані!) Величини - слідства з цієї теорії не підтверджуються експериментально. Спроби створити теорію на основі "прихованих параметрів" суть спроби створити повну теорію, але це відбувається за рахунок її зовнішнього виправдання, що позбавляє теорію сенсу.
Зрозуміло, не можна не погодитися з думкою Ейнштейна, висловленої ним свого часу В. Гейзенбергу, що теорія сама вирішує, які величини спостережувані, а які ненаблюдаемость, проте другий критерій - критерій внутрішньої досконалості, природності і логічної простоти - змушує нас все-таки приймати , що наблюдаеми ті величини, значення яких можна визначити експериментально. Як відомо, ймовірності переходів з одного стану в інший в мікрофізику є експериментально визначеними величинами. Вони визначаються за значеннями ширини стану, і хоча це імовірнісні величини, їх можна отримати досвідченим шляхом абсолютно достовірно і з будь-якою точністю. А раз так, то основний критерій - критерій зовнішнього виправдання - зобов'язує нас прийняти ймовірність як факт і відмовитися від додаткової вимоги - вимоги реальності, яке нав'язується з міркувань відповідності класичної теорії.
Таким чином, не слід думати, що ймовірності і факти тільки протилежні і тому взаємно хіба що виключають. Але тоді чому б не розглянути зворотний можливість: не ймовірність чи факти, а ймовірність як факт?
Сильна сторона позиції Ейнштейна - це критерії зовнішнього виправдання і внутрішньої досконалості. Додаткові ж вимоги, що стосуються повноти теорії та безвероятностной реальності, так сильно спотворюють "тематичний фільтр", за термінологією Дж.Холтона, що роблять ейнштейнівської програму нездійсненною. Ці вимоги продиктовані класичними міркуваннями і повинні бути відкинуті, тим більше що вони самі не відповідають критерію зовнішнього виправдання. Справа в тому, що не тільки в мікросвіті, де "заважає" співвідношення невизначеностей, але і в макросвіті фізичні величини завжди можуть бути визначені в ході досвіду лише з деякою неточністю. Теорія не повинна суперечити фактам - вона повинна відповідати тому, що може бути встановлено експериментально. А вченим добре відомо, що всі фізичні величини експериментально визначаються з деякою невизначеністю, яка, як зазначив М. Борн, з часом лінійно наростає. З експериментальної точки зору твердження, що "величина Х має абсолютно точне значення", є безглуздим, оскільки ніхто і ніде до сих пір не зробив абсолютно точного виміру. І тому це твердження має бути виключено з квантової теорії, подібно до того як свого часу було виключено як безглузде поняття одночасності з теорії відносності.
Отже, необхідно визнати, що класичні уявлення про абсолютно точних фізичних величинах не мають зовнішнього виправдання. Такі уявлення ведуть до ідеалізованої схемою, яка виглядає природною і логічно простий, однак не відповідає фізичної дійсності, і тому від неї необхідно відмовитися. Абсолютно точних фізичних величин немає, як би того не хотілося деяким авторам. "Як виходить, що цей помилковий ідеал так міцно укорінився в головах навіть чудових дослідників? - Дивувався Борн .- Це не фізична проблема, а психологічна, яка, ймовірно, може бути зрозуміла з розвитку фізичної картини світу з часів Ньютона. Саме успіхи ньютонівської фізики, яка змогла використати для своїх завдань математичний континуум (D x = 0, D t = 0), закріпили помилкове переконання, ніби-то існують абсолютно точні значення фізичних величин. Закони Ньютона описують рух матеріальної точки, але матеріальна точка - це модель дійсності, а зовсім не сама дійсність. Ототожнювати модель і реальність - також "результативно", як ототожнювати кам'яну статую з живою людиною. Однак той факт, що класична фізика може з успіхом описувати взаємодію між двома масами як еквівалентну взаємодії між двома матеріальними точками, дозволив фізикам повірити, що точки справді існують реально і навіть що всі фізичні величини реально мають абсолютно точні значення.
Між тим квантова фізика руйнує цю ілюзію. А тому класичний детермінізм не може більше бути ідеалом для фізичної теорії. Як писав Борн, "детермінізм класичної фізики виявляється примарою, викликаним тим, що математико-логічним структурам понять надається занадто велике значення. Це ідол, а не ідеал у дослідженні природи, і, отже, його не можна використовувати як заперечення проти істотно индетерминистские статистичної інтерпретації квантової механіки ".
До думки, що час і простір об'єктивно не існують як абсолютно точні величини, а є лише відносно точно визначеними, тобто існують з деякою об'єктивної невизначеністю, можна прийти й іншим шляхом - шляхом послідовного застосування ідеї відносності. Ейнштейн, слідуючи своєму основному критерію - критерієм зовнішнього виправдання, згідно з яким з теорії необхідно виключити поняття, що не мають досвідченого підтвердження, відмовився від подання про однорідність часу і простору. У теорії відносності класичні уявлення про час і простір не просто заперечуються, а спростовуються, замінюються новими, більш високого рівня - таким чином, щоб колишні класичні уявлення про абсолютний час і просторі залишалися справедливими для граничного випадку малих швидкостей. Але на цьому Ейнштейн зупинився і не захотів йти далі шляхом розвитку ідеї відносності. Він не міг допустити, що сама визначеність відносних інтервалів часу і простору повинна вважатися також відносною. Хоча вчений і вважав, що час і простір відносні, він продовжував у дусі класичної фізики думати, що їх величини визначено абсолютним чином. Якщо ж послідовно проводити ідею відносності, то необхідно буде визнати, що відносні суті не можуть бути абсолютно точно визначені, а тільки відносно точно. Тому борівський концепцію додатковості слід розглядати як більш розвинену. Приймаючи співвідношення невизначеностей як факт, вона автоматично включає в себе це необхідне продовження ідеї відносності часу і простору.
З точки зору основного критерію Ейнштейна - зовнішнього виправдання - в теорію необхідно включити і співвідношення невизначеностей, оскільки воно виявляється незаперечним експериментальним фактом. Як відомо, до цих пір ніхто не зміг експериментально показати неспроможність цього співвідношення. Якщо трактувати принцип невизначеностей як досвідчений факт і як істотну частину теорії, то ідея відносності отримує своє логічне і послідовне розвиток, що веде до більшої природності і логічної простоті. А це означає, що і другий критерій - внутрішньої досконалості - відповідає теорії більшою мірою. Отже, відносність у широкому сенсі, що розуміється і як заперечення можливості існування абсолютно точної визначеності, веде до природної і логічно більш простий картині світу.
Однак таке можливо лише ціною відмови від класичного детермінізму, але так як цей детермінізм не ідеал, а всього лише ідол, розлучатися з ним слід без жалю. Час показав, що навіть "бог - глиняний ідол, який можна розбити молотком". Історію науки, як і взагалі історію всього людства, можна розглядати як ланцюг послідовного створення ідолів і їх повалення: красиві мрії чергуються (симетрія вимагає цього!) З гіркими розчаруваннями, щоб відкрити дорогу новим ілюзіям.
Відмова від ідола класичного детермінізму та затвердження ймовірності як незаперечного факту теорії відкривають можливості для більш глибокого розуміння ймовірнісної інтерпретації квантової механіки. Далі спробуємо показати, що саме врахування ймовірності як факту визначає нову - імовірнісного - форму енергії, і, таким чином, робить теорію більш повної, ніж це здавалося раніше. У цьому сенсі ситуація змінюється корінним чином: ймовірність як факт призводить до того, що теорія стає повною.
Для обгрунтування повноти квантової механіки необхідно звернутися до принципу інваріантності. Відомо, що інваріантність як методологічний принцип виражає тенденцію шукати і відкривати незмінні величини. З цієї точки зору будь-яка фізична константа, як ми вже відзначали, вказує на інваріантність - виражає деяке збереження. Наприклад, константа Планка як фундаментальна величина висловлює в загальному вигляді закон збереження моменту імпульсу в атомному світі. Таким чином, з'ясовується її фізичний зміст, тобто вирішується завдання, яке Ейнштейн вважав "найважливішою метою майбутніх десятиліть" і яка визначає "зміст самого важливого напрямку у розвитку новітньої теоретичної фізики" 6.
Якщо вважати, що теорія є повною, коли кожному елементу фізичної реальності відповідає в теорії певна фізична величина, то з енергетичної точки зору теорія повинна бути визнана повною, якщо для кожної енергетичній галузі можна вказати її енергію. І так як у всіх процесах мікросвіту немає інших енергетичних областей, крім областей станів і областей переходів з них, то з позицій закону збереження енергії, тобто принципу інваріантності, визнання ймовірнісної частоти поряд з дійсною вичерпує всі можливості, і, таким чином, квантова механіка стає повною теорією.
Нерівність Белла і відкриття А. Аспекту.
У 1964 році Дж.С.Белл сформулював нерівності, які повинні виконуватися для будь-якої класичної (неквантовой) статистичної теорії, в якій виконується вимога локальності (об'єктивна локальна теорія, ОЛП), що мали на меті продемонструвати принципову відмінність пророкувань будь ОЛП від пророкувань квантової механіки. У квантовій механіці при вимірі проекцій спінів ЕПР-пари на різні осі ці нерівності зобов'язані порушуватися. Першим експериментальну перевірку в 1980-х рр.. нерівностей Белла справив А. Аспект. У подальшому були поставлені численні експерименти по типу експерименту Аспекту. Всі вони супроводжувалися порушенням нерівностей Белла, що говорить проти висунутих А. Ейнштейном гіпотези про існування прихованих параметрів квантовомеханічних систем. Неможливість одночасного виконання несумісних вимірювань пов'язано з тим, що поворот одного приладу, що реєструє частку, змінює інформацію про систему і, таким чином, на ймовірність вимірювання другого приладу. Носія (частки або поля) цієї взаємодії не існує. Ефект пов'язаний з редукцією хвильового пакету, і демонстірірует невиконання белловского вимоги локальності (неможливість впливу вимірювання в точці А на результати вимірювання в точці В). Таким чином, невиконання нерівностей Белла свідчить про наявність нелокальної кореляції між частинками, одного разу входили в контакт.
Експерименти Аспекту говорять на користь існування нелокальної квантової кореляції між компонентами ЕПР-пари: вимірювання параметра одного з компонентів у деякому сенсі зумовлює результати вимірювання параметра другого компонента, навіть якщо вони розділені пространственноподобним інтервалом. Субстанціональна основа цієї кореляції, як ми вже говорили, неясна. Можливо, це все-таки наслідок існування прихованих параметрів, про які говорив Ейнштейн. Такий поворот подій чисто філософськи чинності проблеми індукції не є принципово неможливим: бути може, більш точні експерименти зможуть сказати на користь прихованих параметрів. Однак, сучасна фізика не має підстав до однозначного їх визнання. Негативних аргументів більше, ніж позитивних і головні з них - результати дослідів.
Фізичний вакуум і його властивості.
Стимулом стійкого інтересу до фізичного вакууму є надія вчених на те, що він відкриє доступ до океану екологічно чистої вакуумної енергії. Очевидно, що ці надії не безпідставні. У рамках квантової електродинаміки теорія вказує на реальність існування у фізичному вакуумі "океану" енергії. Щільність енергії вакууму W визначається співвідношенням:
,
де: h - постійна Планка, a - коефіцієнт, ν - частота.
Звідси випливає, що енергія вакууму може бути дуже великою. Однак, внаслідок високої симетрії вакууму, безпосередній доступ до цієї енергії досить скрутний. У результаті, перебуваючи, по суті, серед океану енергії, людство змушене користуватися тільки традиційними способами її отримання, заснованими на спалюванні природних енергоносіїв. Тим не менш, при порушенні симетрії вакууму доступ до океану енергії можливий. Тому увагу дослідників привертають нові фізичні ефекти і феномени в надії на те, що вони дозволять змусити фізичний вакуум "працювати".
При досягненні критичного рівня порушення фізичний вакуум породжує елементарні частинки - електрони і позитрони. Тому багатьох дослідників цікавить здатність вакууму генерувати електроенергію. Ефект Казимира вказує на можливість вилучення механічної енергії з вакууму. Досягненню реальних результатів, в плані практичного використання енергії фізичного вакууму, заважає відсутність розуміння його природи. Загадка природи фізичного вакууму залишається однією з серйозних невирішених проблем фундаментальної фізики.
За сучасними уявленнями в основі усіх фізичних явищ лежать квантовані поля. Вакуумне стан є основним станом будь-якого квантованного поля. Звідси випливає, що фізичний вакуум є самим фундаментальним видом фізичної реальності. В даний час переважає концепція, в рамках якої вважається, що речовина відбувається з фізичного вакууму і його властивості є наслідком властивостей фізичного вакууму. Я. Б. Зельдович досліджував навіть більш амбітну проблему - походження всього Всесвіту з вакууму. Він показав, що твердо встановлені закони Природи при цьому не порушуються. Строго виконуються закон збереження електричного заряду і закон збереження енергії. Єдиний закон, який не виконується при народження Всесвіту з вакууму - це закон збереження баріонного заряду. Отается незрозумілим, куди поділося величезна кількість антиречовини, яке повинно було з'явитися з фізичного вакууму. Тому вирішення проблеми фізичного вакууму представляє інтерес, як для фундаментальної науки, так і для прикладних досліджень. Незважаючи на великий інтерес до нього, фізичний вакуум, як і раніше залишається загадковим об'єктом, якому, тим не менш, наука визначає найбільш фундаментальний статус.
Незважаючи на те, що актуально фізичний вакуум нічого не містить, він містить всі потенційно. Тому, внаслідок найбільшою спільності, він може виступати в якості онтологічної основи всього різноманіття об'єктів і явищ у світі. У цьому сенсі, порожнеча - сама змістовна і найбільш фундаментальна сутність. Таке розуміння фізичного вакууму змушує визнати реальність існування не тільки в теорії, але і в Природі і "ніщо" і "щось". Остання існує як проявлене буття - у вигляді спостережуваного речовинно-польового світу, а "ніщо" існує як непроявлене буття - у вигляді фізичного вакууму. Тому, непроявлене буття, при поширенні цього поняття на фізичний вакуум, слід розглядати як самостійну фізичну сутність, яку необхідно вивчати.
Фізичний вакуум безпосередньо не спостерігається, але прояв його властивостей реєструється в експериментах. До вакуумних ефектів належать: народження електронно-позитронної пари, ефект Лемба-Різерфорда, ефект Казимира. У результаті поляризації вакууму електричне поле зарядженої частинки відрізняється від кулонівського. Це призводить до лембовскому зрушенню енергетичних рівнів і до появи аномального магнітного моменту у часток. При дії високоенергетичної фотона на фізичний вакуум у полі ядра виникають речові частки - електрон і позитрон. Ефект Казимира вказує на виникнення сил, які зближують дві пластини, що знаходяться у вакуумі. Ці ефекти вказують на те, що вакуум є реальним фізичним об'єктом.
У сучасній фізиці робляться спроби представити фізичний вакуум різними моделями. Багато вчених, починаючи від П. Дірака, намагалися знайти модельне уявлення, адекватне фізичного вакууму. Відомі: вакуум Дірака, вакуум Уїлера, вакуум де Сітера, вакуум квантової теорії поля, вакуум Тернера-Вілчек та ін Вакуум Дірака є однією з перших моделей. У ній фізичний вакуум представлений "морем" заряджених частинок, що заповнюють всі енергетичні рівні. Вакуум Уїлера складається з геометричних осередків планківських розмірів. Згідно Уїлера всі властивості реального світу і сам реальний світ є прояв геометрії простору. Вакуум де Ситтера представлений сукупністю частинок з цілочисловим спіном, що знаходяться в нижчому енергетичному стані. Вакуум квантової теорії поля містить у віртуальному стані всілякі частинки. Вакуум Тернера-Вілчек представлений двома проявами - "істинним" вакуумом і "помилковим" вакуумом. Те, що у фізиці вважається самим низьким енергетичним станом, є "помилковий" вакуум, а Остін нульовий стан знаходиться нижче по енергетичній сходах. При цьому "помилковий" вакуум може переходити в стан "істинного" вакууму.
Існуючі моделі фізичного вакууму дуже суперечливі. Причина полягає в тому, що у порівнянні з усіма іншими видами фізичної реальності фізичний вакуум має ряд парадоксальних властивостей, що ставить його в ряд об'єктів, які важко піддаються моделюванню. Наприклад, в моделі де Ситтера фізичний вакуум має властивість, зовсім не притаманним будь-якому стану речовини. Рівняння стану такого вакууму, що зв'язує тиск Р і щільність енергії W, має незвичайний вигляд: . Причини появи такого екзотичного рівняння стану пов'язані з поданням вакууму багатокомпонентної середовищем, в якій для компенсації опору середовища рухомим часткам введено поняття негативного тиску. Велика кількість різних модельних уявлень вакууму може вказувати тільки на те, що до цих пір відсутні моделі, адекватні реального фізичного вакууму.
Фізика стоїть на порозі переходу від концептуальних уявлень про фізичний вакуумі до теорії фізичного вакууму. Сучасні концепції фізичного вакууму кілька обтяжені геометричним підходом. Проблема полягає в тому, щоб, залишаючи фізичний вакуум в статусі фізичної сутності, не підходити до його вивчення з механістичних позицій. Створення несуперечливої теорії фізичного вакууму зажадає проривних ідей, що далеко виходять за рамки традиційних підходів.
Реальність така, що в рамках квантової фізики теорія фізичного вакууму не відбулася. Стає все більш очевидним, що "зона життя" теорії фізичного вакууму повинна знаходитися за межами квантової фізики і, швидше за все, їй передувати. По всій видимості, квантова теорія повинна бути наслідком і продовженням теорії фізичного вакууму, коли фізичного вакууму відводиться роль найбільш фундаментальної фізичної суті, роль основи миру. Майбутня теорія фізичного вакууму повинна задовольняти принципом відповідності. У такому випадку теорія фізичного вакууму повинна природним чином
Список використаної літератури:
1. Гейзенберг В. Фізика і філософія. - М.: Наука, 1989.
2. Ландау Л.Д., Ліфшиц Е.М. Квантова механіка. - М.: Наука, 1972.
3. Юнг Р. Найяскравіше тисячі сонць. - М.: Атоміздат, 1960.
4. Мессі А. Квантова механіка. - М.: Наука, 1978. - Т. 1, 2.
5.Печенкін А.А. Три класифікації інтерпретацій квантової механіки (www.philosophy.ru).
6. Блохінцев Д.І. Основи квантової механіки. - М.: Вищ. шк., 1961.
7. Менський М.Б. Квантова механіка .- - М.: Наука, 2000.
8. Бом Д. Квантова теорія .- - М.: Наука, 1998.