Ar kosminis vakuumas tikrai tuščias. Kas ten iš tikrųjų slypi

Jei nuskristumėte į tolimiausią ir tuščią vietą Visatoje, atrodo, kad patekote į tobulo visiško vakuumo sąlygas. Ar tai reiškia, kad tokiu atveju jus apgaubs tuštuma? Pasak astrofiziko Paulo Sutterio, atsakymas į šį klausimą nėra toks paprastas, kaip gali atrodyti. Apie tai jis rašo straipsnyje „Space“.

Eterinė erdvė

Pastaruosius kelis šimtmečius filosofai ir mokslininkai bandė išsiaiškinti, ar erdvė užpildyta kokia nors medžiaga, vadinama eteriu, kuri neleistų susidaryti visiškam vakuumui ir yra šviesos bangų sklidimo terpė.

XIX amžiaus pabaigoje amerikiečių fizikai Albertas Michelsonas ir Edwardas Morley sukūrė eksperimentą, skirtą išmatuoti šviesos greičio pokyčius Žemei judant per eterį. Tačiau pokyčių jie nerado. Jau XX amžiuje Albertas Einšteinas įrodė, kad šviesos greitis visada yra pastovus. Todėl mokslininkai atsisakė eterio sąvokos ir leido egzistuoti tikram vakuumui.

Neutrinai ir reliktinė spinduliuotė

Tačiau erdvė užpildyta įkrautomis dalelėmis, vandenilio atomais ir dulkių dalelėmis. Nors tarpžvaigždinės erdvės tankis yra milijardus kartų mažesnis nei žmogaus sukurtų vakuuminių kamerų, ši erdvė nėra 100 % tuščia.

Manoma, kad Visatos tuštumos užima didžiules erdves tarp galaktikų. Pats tokių tuštumų centras toks tuščias, kad čia nėra tamsiosios materijos.

Tačiau negalima teigti, kad erdvė ir šiuo atveju yra visiškai tuščia. Ji užpildyta neutraliomis dalelėmis, tokiomis kaip neutrinai ir net reliktine spinduliuote, likusia nuo ankstyvųjų Visatos dienų. Manoma, kad 99,99 % visos spinduliuotės erdvėje yra reliktinė spinduliuotė.

Erdvės samprata

Net jei sukursite hermetišką patalpą, kurioje neutrinai ir reliktinė spinduliuotė neprasiskverbs, ir patalpinsite į ją žmogų, jis vis tiek nebus vienas tobulame vakuume. Fizikai atrado, kad kvantiniai laukai persmelkia visą erdvę ir laiką ir turi vidinę energiją, vadinamą vakuumo energija. Net jei aplink žmogų nėra dalelių, ši energija bus ten. Bet jei sukursite įrenginį, su kuriuo galėsite išlyginti kvantinius laukus, tokiu atveju žmogus atsidurs visiškoje tuštumoje? Tačiau į šį klausimą atsakyti nėra lengva.

Net ir tokiu atveju žmogus liks objektu stebimoje erdvėje, ir tai būtina, kad ši erdvė egzistuotų. Tai reiškia, kad erdvė gali būti laikoma vietos matavimo būdu. Erdvės samprata tapo konkretesnė XVII amžiuje dėka René Descartes'o, kuris išrado matematinį erdvės apibūdinimo pagrindą. Tai yra, tai yra žinomos X ir Y ašys.

Erdvės sampratą išplėtė Izaokas Niutonas, kuris padarė ją objektų judėjimo ir fizinių dėsnių, reguliuojančių šių objektų elgesį, pagrindu. Tai yra, objektai juda ir sąveikauja vienas su kitu esamos erdvės fone.

Alberto Einšteino reliatyvumo teorijos pagalba erdvė iš fono buvo paversta pagrindine esybe, kuri reaguoja į materijos buvimą ir nukreipia jos judėjimą. Erdvė ir jos dinamika sukuria gravitacijos jėgą.

Ar yra tobula tuštuma?

Ar erdvė gali būti tik priemonė santykiams tarp fizinių objektų apibūdinti, ar tai kažkas daugiau? Kita vertus, gravitacinėms bangoms nereikia materijos ar energijos, kad jos galėtų keliauti per erdvę. Šios bangos egzistuoja kaip svyravimai pačiame erdvėlaikyje. Bet kaip tada šios bangos gali egzistuoti pačios?

Nėra vienareikšmio atsakymo į klausimą, ar gali egzistuoti tikras vakuumas ten, kur nieko nėra. Arba erdvė neegzistuoja pati savaime, arba erdvėje bet koks objektas visada ką nors supa.