Рубрика: Гравитация

Полеты в космос приводят к разрушению крови еще при старте ракеты

Полеты в космос приводят к разрушению крови еще при старте ракеты. Клетки крови астронавтов разрушаются, возможно, из-за сильных перегрузок. Фото.

Клетки крови астронавтов разрушаются, возможно, из-за сильных перегрузок

Открытый космос является настолько агрессивной для человека средой, что среднее время выживаемости составляет около одной секунды. Но даже когда астронавт находится в скафандре или внутри космического корабля, космос все равно негативно сказывается на состоянии здоровья. Ранее мы рассказывали, что в невесомости быстро разрушается кровь, в результате чего развивается космическая анемия. Теперь ученые предполагают, что проблемы с кровью возникают еще на этапе взлета ракеты, когда астронавты испытывают сильные перегрузки. Все это может ограничить будущие космические миссии.

Что происходит с кровью человека в космосе

После самых первых полетов в космос ученые обнаружили, что у космонавтов в невесомости развивается анемия. Изначально считалось, что это происходит из-за потери жидкости организмом. Однако недавно выяснилось, что причина заключается в быстром разрушении эритроцитов (гемолизе). Исследование показало, что в космосе красные кровяные тельца разрушаются более чем в два раза быстрее, чем на Земле. Предположительно, именно по этой причине астронавты обычно испытывают усталость, головокружение или слабость, когда возвращаются к нормальной гравитации.

Причины быстрого гемолиза пока неизвестны, однако ученые, работающие с центрифугой в Европейской космической обсерватории, говорят о том, что разрушение эритроцитов может быть связано с перегрузками, которые испытывают космонавты при взлете ракеты. Для того, чтобы человек оказался в космосе, требуется всего около восьми минут. В этот момент астронавт испытывает сокрушительную силу гравитации, которая в три-шесть раз превышает земную гравитацию.

Что происходит с кровью человека в космосе. У астронавтов в космосе в два раза быстрее распадаются эритроциты, чем в земных условиях. Фото.

У астронавтов в космосе в два раза быстрее распадаются эритроциты, чем в земных условиях

В результате при полете в космос астрономы вначале испытывают чрезмерную гравитацию, а после выхода в космос — отсутствие гравитации (микрогравитацию). Все предыдущие исследования крови проводились именно в условиях отсутствия гравитации, и они не дали ответы на вопросы.

Теперь же ученые решили выяснить, что происходит с клетками крови до того, как астронавт попадает в космос, то есть в момент гипергравитации. По мнению исследователей, есть основания предполагать, что чрезмерная гравитация ослабляет мембраны клеток крови, и даже подвергает их риску взрыва. Возможно, по этой причине впоследствии и развивается космическая анемия.

Что происходит с кровью человека в космосе. Во время полета в космос астронавты испытывают гравитацию, которая в семь раз превышает естественную гравитацию Земли. Фото.

Во время полета в космос астронавты испытывают гравитацию, которая в семь раз превышает естественную гравитацию Земли

Влияние чрезмерной гравитации на клетки крови

В настоящее время ученые еще не получили однозначных ответов на интересующие вопросы. Однако предыдущие исследования, проведенные на мышах, показали, что в условиях гипергравитации у них разрушаются лейкоциты. Кроме того, при чрезмерной гравитации у грызунов происходило ослабление клеток, образующих барьер между кровотоком и мозгом. То есть из-за чрезмерной гравитации внутренняя поверхность кровеносных сосудов имела признаки стресса.

Чтобы выяснить, может ли гипергравитация ослабить мембраны клеток крови человека, исследователи раскручивают на центрифуге человеческие эритроциты, погруженные в специальный раствор. Аппарат представляет собой восьмиметровое устройство, способное имитировать гравитацию в 20 раз превышающую земную.

Влияние чрезмерной гравитации на клетки крови. Для имитации гравитации применяют центрифугу. Фото.

Для имитации гравитации применяют центрифугу

В процессе теста исследователи имитируют нормальную земную гравитацию, а также гравитацию, которую испытывает человек во время запуска ракеты. Каждый тест длится разное время — 10, 30 и 60 минут. Затем клетки крови исследуют и определяют, что с ними происходит. Как сообщает издание ScinceAlert, окончательные выводы пока еще не сделаны, так как исследования продолжаются. Как только результаты будут известны, мы о них сообщим.

Переходите по ссылке на наш ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.

Полученные данные позволят не только разобраться с тем, что происходит с кровью во время взлета ракеты, но и выяснить как действует на организм естественная земная гравитация. К сожалению, информации на этот счет все еще очень мало. В то же время воздействие гравитации — это действительно важная информация. Вполне возможно, что именно она станет основным препятствием для длительных перелетов людей в космосе. Напомним, что даже та гравитация, которая имеется на Луне, негативно влияет на организм астронавтов. О том, что может происходить с людьми при длительном пребывании на спутнике, читайте по ссылке.

Что такое непереносимость гравитации и как она может проявляется?

Что такое непереносимость гравитации и как она может проявляется? Ученые объясняют непереносимостью гравитации многие симптомы, причины которых по сей день не установлены. Фото.

Ученые объясняют непереносимостью гравитации многие симптомы, причины которых по сей день не установлены

На каждого человека на Земле действует мощная сила, к которой мы настолько привыкли, что не обращаем на нее внимание подобно тому, как рыбы не обращают внимание на воду. Речь, конечно, о гравитации, которая воздействует на все наши органы, включая кишечник. Это абсолютно нормальное явление, ведь жизнь на Земле изначально развивалась в условиях гравитации, поэтому органы и нервная система отлично к ней приспособилась. Однако, по мнению ученых, у некоторых людей по каким-то причинам существует непереносимость гравитации. Правда, пока это только гипотеза, однако в ее пользу существуют некоторые весомые аргументы.

В чем проявляется непереносимость гравитации

Наш организм не просто приспособлен к гравитации Земли, он вообще не способен долго существовать без нее. Даже при низкой гравитации, такой как на Луне, в организме начинают происходить опасные для здоровья процессы. Однако, по мнению сотрудников медицинского центра Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе, у некоторых людей гравитация Земли вызывает серьезные проблемы со здоровьем. В частности, по их мнению, с этим связан синдром раздраженного кишечника (СРК). Точные причины этого синдрома по сей день не установлены. Как объясняет профессор Бреннан Шпигель, автор данной идеи, наш кишечник напоминает мешок с картошкой, который мы носим с собой всю жизнь.

Если у человека по каким-либо причинам развивается непереносимость гравитации, его диафрагма (непарная мышца, разделяющая грудную и брюшную полости) может опуститься и начать давить на кишечник. Это вызывает проблемы с моторикой и чрезмерный рост бактерий, что в конечном итоге приводит к развитию СРК. Обычно синдром сопровождается такими симптомами, как боль в области кишечника, вздутие живота, спазмы, диарея или запор. Но самое интересное, то при СРК обычно также отмечается чувствительность человека к перегрузкам.

В чем проявляется непереносимость гравитации. Синдром раздраженного кишечника может быть связан с непереносимостью гравитации. Фото.

Синдром раздраженного кишечника может быть связан с непереносимостью гравитации

Согласно официальным данным, порядка 10% населения Земли страдают от этого синдрома. Однако диагностировать его очень сложно. Какого-либо теста или анализа, позволяющего выявить заболевание, не существует. Поэтому диагноз устанавливают путем исключения других заболеваний, которые вызывают такие же симптомы. Чтобы повысить эффективность диагностики и лечения СРК, многие ученые стараются найти причину, которая его вызывает, и Бреннан Шпигель является одним из них.

Как кишечник человека связан с восприятием перегрузки

Наша нервная система развивалась в мире гравитации. Как говорит Бреннан Шпигель, в связи с этим в кишечнике у нас развился своего рода детектор гравитации. Обычно мы чувствуем его, когда падаем, катаемся на американских горках или, например если лифт начинает резкое движение вниз. В этот момент в животе словно щекочет. Это чувство еще принято называть “бабочками в животе”. Интересно, что такое же ощущения люди иногда испытывают, когда сильно волнуются.

По мнению Бреннана Шпигеля, этот детектор гравитации предупреждает нас о падении. У людей же с СРК он срабатывает даже тогда, когда на самом деле перегрузки сильной нет. Кроме того, по его мнению профессора, у таких людей может возникать расстройство взаимодействия кишечника с мозгом. Но это не значит, что причина этих симптомов заключается в СРК.

Как кишечник человека связан с восприятием перегрузки. Ощущение, когда человек испытывает перегрузку, называют бабочками в животе. Фото.

Ощущение, когда человек испытывает перегрузку, называют бабочками в животе

Непереносимость гравитации влияет на уровень серотонина

Серотонин является гормоном, влияющим на самые разные системы организма. Он регулирует кровяное давление в ответ на гравитацию, влияет на наше настроение и даже регулирует дефекацию. К примеру, известно, что слишком большое количество серотонина вызывает диарею.

По словам Бреннана Шпигеля, без серотонина человек не может встать и сохранить равновесие. Более того, циркуляция крови в таком случае просто прекратится. При нарушенном же уровне серотонина, у людей может развиться СРК, тревога, депрессия, фибромиалгия и хроническая усталость.

Непереносимость гравитации влияет на уровень серотонина. Серотонин влияет на настроение и работу многих систем организма. Фото.

Серотонин влияет на настроение и работу многих систем организма

К слову, синдром хронической усталости / миалгический энцефаломиелит является еще одним заболеванием, причины которого не установлены. Соответственно, способов его лечения тоже не существует. Другие симптомы, которые пересекаются с СРК — боль в пояснице, головные боли, головокружение, и синдром постуральной тахикардии, когда давление человека резко падает, если он встает, в результате он может даже потерять сознание.

Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.

По мнению профессора, все вышеперечисленные симптомы объединяет одна и та же причина — непереносимость гравитации, то есть неспособность организма правильно противостоять притяжению Земли, о чем он сообщает в журнале AJG. По его словам, идея изначально показалась довольно странной, но когда он объединил все имеющиеся данные и обсудил свою версию с коллегами, все пришли к выводу, что она не лишена смысла и требует дополнительных исследований.

Напоследок предлагаем ознакомиться с другой интересной гипотезой, связанной с гравитацией. По мнению некоторых ученых, именно она является причиной того, что людям до сих пор не удалось обнаружить внеземную жизнь. Подробнее об этом читайте в статье по ссылке.

Может ли гравитация быть источником света?

Может ли гравитация быть источником света? Способна ли гравитация создавать свет? Результаты нового исследования показывают, что да. Фото.

Способна ли гравитация создавать свет? Результаты нового исследования показывают, что да.

Около 14 миллиардов лет назад Большой взрыв ознаменовал собой рождение Вселенной. С тех самых пор она начала расширяться, постепенно охлаждаясь и становясь все более плотной. По мере падения температуры на просторах ранней Вселенной стали появляться первые частицы, формируя ядра известных нам атомов. С течением времени Вселенная изменилась и эволюционировала, подарив жизнь звездам, планетам, черным дырам и электромагнитным полям. Этого всего, однако, не существовало бы без самой главной движущей силы космоса – гравитации. Недавно исследователи предположили, что именно она ответственна за свет, впервые воцарившейся в космической пустоте. Согласно новой теории, гравитационные волны, вскоре после рождения Вселенной, накладывались друг на друга, создавая мощные волны гравитационной энергии. Последние, в свою очередь, могли заставить электромагнитные поля излучать свет. Но означает ли это, что гравитация может являться источником света?

Наши знания о событиях и силах, сформировавших раннюю Вселенную, зависят от нашей способности понимать самые экстремальные условия.

Теория Большого взрыва

В 1920-х годах американский астроном Эдвин Хаббл наблюдал далекие галактики с помощью чрезвычайно мощного телескопа и сделал два ошеломляющих открытия. Во-первых, Хаббл выяснил, что Млечный Путь – всего лишь одна из миллиардов галактик. Во-вторых, все другие галактики постоянно удаляются друг от друга. Другими словами, он понял, что Вселенная расширяется и постоянно становится больше.

Несколько лет спустя бельгийский астроном Жорж Леметр использовал удивительные открытия Хаббла, чтобы предложить ответ на важный астрономический вопрос: как возникла Вселенная? Он предположил, что если Вселенная становится все больше и больше, то в прошлом она была значительно меньше. Намного меньше. Это означает, что миллиарды лет назад Вселенная представляла собой крошечную точку – сингулярность, породившую Большой взрыв.

Теория Большого взрыва. Большой взрыв был моментом 13,8 миллиарда лет назад, когда Вселенная возникла как крошечный, плотный огненный шар, который взорвался. Фото.

Большой взрыв был моментом 13,8 миллиарда лет назад, когда Вселенная возникла как крошечный, плотный огненный шар, который взорвался.

Сегодня теория Большого взрыва – ведущая теория космологии. Большинство астрономов используют ее чтобы объяснить как возникла Вселенная. Правда, что именно послужило причиной Большого взрыва по-прежнему не известно.

Итак, после события, произошедшего 13, 8 миллиардов лет назад, Вселенная начала расширяться, а все вокруг состояло из газа, в основном водорода и гелия, который охлаждался с течением времени. Все потому, что гравитация медленно усиливала крошечные неоднородности в распределении газа, образуя пустые пространства и массивные облака водорода, что впоследствии, привело к образованию галактик, звезд, планет и других космических объектов. Выходит, гравитация является своего рода генеральным директором космоса, ответственным за все происходящее на его просторах.

Гравитация – главная сила Вселенной

Среди четырех фундаментальных сил гравитация особенно выделяется, так как управляет природой известных астрофизических объектов, таких как звезды и галактики, а также структурой и эволюцией всей Вселенной. Эта сила впервые была признана универсальной и действующая между любыми двумя частицами материи, Исааком Ньютоном в семнадцатом веке. Используя свой знаменитый закон всемирного тяготения и независимо разработанное им исчисление, Ньютон смог описать движение объектов вблизи поверхности Земли, орбиту Луны вокруг Земли и орбиты планет вокруг Солнца.

Гравитация – главная сила Вселенной. Гравитация управляет всем, что мы видим не только вокруг себя, но и тем, что происходит на просторах Вселенной. Фото.

Гравитация управляет всем, что мы видим не только вокруг себя, но и тем, что происходит на просторах Вселенной

Читайте также: Если гравитация это не сила, то как она «притягивает» объекты?

Но, несмотря на успехи, теория Ньютона не согласуется со специальной теорией относительности, что привело Альберта Эйнштейна к разработке удивительной новой теории – Общей теории относительности (ОТО), которая описывает гравитацию как выражение искривления пространства-времени, создаваемого материей и энергией.

ОТО, в свою очередь, совместима со специальной теорией относительности и согласуется с теорией Ньютона, когда гравитация слаба, как в Солнечной системе. Он способен объяснить небольшое расхождение в наблюдаемой орбите планеты Меркурий по сравнению с орбитой, предсказанной теорией Ньютона, предсказать правильное значение отклонения света под действием силы тяжести и предсказать существование гравитационных волн.

Гравитация – главная сила Вселенной. Гравитационные волны носили в основном теоретический характер с тех пор, как Альберт Эйнштейн впервые предположил об их существовании более 100 лет назад, в 1918 году. Фото.

Гравитационные волны носили в основном теоретический характер с тех пор, как Альберт Эйнштейн впервые предположил об их существовании более 100 лет назад, в 1918 году.

Напомним, что гравитационное искривление света лежит в основе гравитационного линзирования, которое оказалось важным инструментом для астрономов. Не важным открытием стало обнаружение уже упомянутых гравитационных волн в 2016 году. Тогда исследователи из лабораторий LIGO и VIRGO обнаружили так называемую рябь пространства-времени, вызванную столкновением двух сверхмассивных черных дыр.

Подробнее об этом знаменательном событии ранее рассказывал мой коллега Артем Сутягин.

Может ли гравитация создавать свет?

Новая теория предполагает, что экстремальные силы гравитации после большого взрыва, возможно, были настолько невероятно сильны, что они создали первый свет во Вселенной. Теория надеется пролить “свет” на относительно короткое время после Большого взрыва (первые несколько сотен тысяч лет), когда Вселенная была темной. Если предположения ученых подтвердятся, то физики и космологи наконец смогут разгадать тайну гравитации.

В частности, группа исследователей из Ягеллонского университета в Польше и Университета Макгилла в Монреале, Канада, полагают, что экстремальные гравитационные волны были настолько сильными после Большого взрыва, что, возможно, вырвали энергию прямо из ткани реальности и высвободили часть этой энергии в свет.

Может ли гравитация создавать свет? Согласно новой теории, во время расширения, сразу после Большого взрыва, гравитационные волны, возможно, накладывались друг на друга, создавая огромные стоячие волны гравитационной энергии. Фото.

Согласно новой теории, во время расширения, сразу после Большого взрыва, гравитационные волны, возможно, накладывались друг на друга, создавая огромные стоячие волны гравитационной энергии.

В космологии ранней Вселенной параметрический резонанс играет решающую роль в передаче энергии обычной материи в конце гипотетического периода инфляции, – объясняют авторы статьи в ее предварительной публикации.

Исследователи, стоящие за новой теорией, отмечают, что события, о которых идет речь, произошли достаточно давно, а значит прямого способа измерить его и непосредственно подтвердить теорию не существует. Тем не менее, они полагают, что остаточные эффекты этих массивных столкновений все еще можно обнаружить с помощью современных телескопов.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram – так вы точно не пропустите ничего интересного!

Авторы новой работы полагают, что массивные гравитационные волны, возможно, располагались в определенных местах раннего космоса, пока не столкнулись с другими гравитационными волнами, проходящими рябью сквозь ткань пространства-времени. Их взаимодействие друг с другом привело к нестабильности на квантовом уровне, из-за чего произошел выброс безмассовых частиц света – фотонов.

По сути, это был бы первый свет во Вселенной, который появился благодаря силе гравитационных волн, – отмечают исследователи.

Может ли гравитация создавать свет? Гравитационные волны удалось обнаружить благодаря столкновению двух сверхмассивных черных дыр. Фото.

Гравитационные волны удалось обнаружить благодаря столкновению двух сверхмассивных черных дыр

Необходимо отметить, что гравитационные волны в том виде, в каком мы знаем их сегодня, чрезвычайно слабы и чтобы их обнаружить, требуется мощнейшее оборудование. Во времена ранней Вселенной, однако, гравитационные волны были очень мощными и смогли невероятным образом создать свет. И поскольку эти гравитационные волны в буквальном смысле являются просто гравитацией, то представляют собой мощь гравитационной энергии.

Исследователи также указывают, что некоторые гравитационные волны в ранней Вселенной и вовсе могли находиться в «замороженном» состоянии, удерживая огромное количество энергии в одном месте. Авторы работы предполагают, что в то время эти области, возможно, возбуждали электромагнитное поле Вселенной, создавая излучение и свет.

Это интересно: Искусственная гравитация перестаёт быть фантастикой

Тайны Вселенной

Идея о том, что гравитация может создавать свет, является совершенно новой, и ученые, без сомнения, захотят углубиться в нее, чтобы понять, возможно ли это. Но так как обо всем, что касается ранней Вселенной, информации недостаточно, крайне маловероятно, что мы когда-нибудь узнаем окончательный ответ.

Тайны Вселенной. Новое открытие, если окажется верным, откроет новую эпоху в нашем понимании самой главной силы Вселенной. Фото.

Новое открытие, если окажется верным, откроет новую эпоху в нашем понимании самой главной силы Вселенной

Вам будет интересно: Ученые приблизились к созданию новой теории квантовой гравитации

И тем не менее сама возможность того, что гравитационные волны могли помочь создать свет в ранней Вселенной, заслуживает восхищения. Это открытие, если окажется верным, может привести к пониманию одного из самых темных периодов существования нашей Вселенной. Ну а пока будем довольствоваться гравитационными волнами, что позволяют заглядывать в самые загадочные объекты во Вселенной – черные дыры.

Могут ли частицы появляться из пустоты?

Могут ли частицы появляться из пустоты? Миниатюрная вселенная показывает, что частицы могут возникать из пустого пространства. Фото.

Миниатюрная вселенная показывает, что частицы могут возникать из пустого пространства

Cовременная физика переживает нелегкие времена. На одной стороне лежит квантовая теория, которая описывает устройство Вселенной на уровне атомов, а на другой – Общая теория относительности Эйнштейна (ОТО), согласно которой пространство и время могут искривляться под влиянием гравитации. Проблема заключается в том, что по отдельности и ОТО и квантовая механика работают прекрасно, но противоречат постулатам друг друга. По этой причине физики трудятся над созданием единой «теории всего» на протяжении последних 90 лет. Вот только с каждым новым открытием вопросов становится все больше, однако исследователи не оставляют попыток докопаться до истины – результаты первого в своем роде эксперимента показали, что в искривленной и расширяющейся вселенной пары частиц появляются из пустого пространства. Полученный в ходе моделирования результат вновь возвращает нас к вопросу о том, как что-то может возникнуть из ничего. Словом, шаг вперед и два назад.

Первый в своем роде эксперимент, моделирующий космос с ультрахолодными атомами калия, предполагает, что в искривленной, расширяющейся вселенной пары частиц появляются из пустого пространства.

Откуда берутся частицы?

Первый в своем роде эксперимент, моделирующий космос с ультрахолодными атомами калия, предполагает, что в искривленной, расширяющейся вселенной пары частиц появляются из пустого пространства. Этот новаторский эксперимент призван к лучшему пониманию космических явлений, обнаружить которые непросто, ведь частицы могут возникать из пустого пространства по мере расширения Вселенной.

В ходе работы физики из Гейдельбергского университета в Германии охладили более 20 000 атомов калия в вакууме, используя для их замедления и понижения температуры лазеры.

Откуда берутся частицы? Конденсат Бозе-Эйнштейна позволяет физикам управлять атомами. Фото.

Конденсат Бозе-Эйнштейна позволяет физикам управлять атомами

В результате экстремального охлаждения, атомы образовали небольшое облако (шириной примерно с человеческий волос), превратившись в квантовое, похожее на жидкость вещество – конденсат Бозе-Эйнштейна.

Когда атомы становятся конденсатом Бозе-Эйнштейна ими можно управлять, направив на них свет, после чего установить их плотность, расположение в пространстве и то, какой эффект они оказывают друг на друга. Подробнее мы рассказывали в одной из предыдущих статей, не пропустите.

По сути новый эксперимент позволяет изменять свойства атомов, заставляя их следовать уравнению, которое в реальной вселенной определяет ее свойства, включая скорость распространения света и влияние гравитации вблизи массивных объектов. Как отмечают авторы научной работы, это первый эксперимент, в котором холодные атомы использовались для моделирования искривленной и расширяющейся (с ускорением) Вселенной.

Откуда берутся частицы? На микро уровне Вселенная выглядит иначе, подчиняясь законам квантовой механики. Фото.

На микро уровне Вселенная выглядит иначе, подчиняясь законам квантовой механики

Когда исследователи направили свет на замороженные атомы, они двигались так, словно возникающие в настоящей Вселенной пары частиц. Новый эксперимент позволяет объединить квантовые эффекты и гравитацию, что удивительно, так как физики не совсем понимают, как две противоречащие друг другу теории сочетаются во вселенной. Это также означает, что будущие эксперименты с могут привести к лучшему пониманию квантовых Вселенной и, возможно, приблизиться к созданию теории всего.

Больше по теме: Ученые приблизились к созданию новой теории квантовой гравитации

Вселенная вероятностей

Наша расширяющаяся вселенная, по сути, является вполне допустимым решением уравнений общей теории относительности. Однако скорость ее расширения создает проблемы для квантовой механики – существует множество возможных состояний, в которых могут находиться частицы. Но возникает вопрос – если пространство расширяется со все возрастающей скоростью, растет ли количество частиц в ней? И можно ли получить что-то из ничего?

Представим, что перед нами пустое пространство — предел физического небытия, который при определенных условиях и манипуляциях неизбежно приведет к появлению чего-то. Так, столкновение двух частиц в бездне пустого пространства может привести к возникновению пары частица-античастица. Если мы попытаемся отделить кварк от антикварка, то новый набор пар должен возникнуть из пустого пространства между ними.

Вселенная вероятностей. Ученые по-прежнему не могут объяснить все законы квантового мира, включая квантовую запутанность (ее называл жуткой Альберт Эйнштейн). Фото.

Ученые по-прежнему не могут объяснить все законы квантового мира, включая квантовую запутанность (ее называл жуткой Альберт Эйнштейн)

Теоретически достаточно сильное электромагнитное поле может вырвать частицы и античастицы из вакуума, даже без каких-либо начальных частиц или античастиц вообще, – объясняют физики.

В начале 2022 года в простой лабораторной установке, использующей уникальные свойства графена, были созданы сильные электрические поля, позволяющие самопроизвольно создавать пары частица-античастица из ничего. Вы удивитесь, но предположение о том, что из пустоты можно создать что-то появились примерно 70 лет назад – тогда эта мысль пришла в голову к одному из основателей квантовой теории Джулиану Швингеру и впоследствии получила подтверждение. Вселенная действительно создает что-то из ничего.

Еще больше интересных статей о том, каким законам подчиняется Вселенная и что это говорит о нашей реальности читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен – там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Это означает, что на фундаментальном уровне в нашей вселенной атомы можно разбить на отдельные частицы — кванты, которые, однако, дальше не расщепить. То же самое верно как об электронах, нейтрино и их аналогов из антивещества. Та же участь ожидает фотоны, глюоны и бозоны (включая бозон Хиггса). Однако, если убрать все эти частицы, оставшееся “пустое пространство” таковым на самом деле не будет – во многих физических смыслах.

Точно так же, как мы не можем отнять у Вселенной законы физики, мы не можем отнять у нее квантовые поля, которые ее пронизывают. С другой стороны, независимо от того, как далеко мы отодвинем любые источники материи, существуют две силы дальнего действия, последствия которых все равно останутся: электромагнетизм и гравитация.

Вселенная вероятностей. Вселенная подчиняется законам гравитации, природу которой физики по-прежнему не понимают. Фото.

Вселенная подчиняется законам гравитации, природу которой физики по-прежнему не понимают

Хотя мы можем создать хитроумные установки, гарантирующие, что напряженность электромагнитного поля в определенной области равна нулю, мы не можем сделать этого для гравитации; пространство не может быть “полностью опустошено” в каком-либо реальном смысле в этом отношении.

Не пропустите: Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?

Что-то из ничего

Продемонстрировать, что пустое пространство на самом деле таковым не является – задача трудоемкая, но при этом реальная. Так, даже если создать идеальный вакуум, лишенный всех частиц и античастиц, а электрические и магнитные поля равны нулю, в вакууме все же будет присутствовать нечто такое, что физики могут назвать, скажем, “максимальным ничто”.

Так размышлял Джулиан Швингер в 1951 году, описав как (теоретически) можно создать материю из ничего: для этого потребуется сильное электрическое поле. И хотя его коллеги предлагали нечто подобное в 1930-х годах, именно Швингер смог точно определить необходимые для этого эксперимента условия, исходя из того, что в пустом пространстве так или иначе присутствуют квантовые флуктуации, – рассказывают физики.

Что-то из ничего. Частицы могут возникать из пустоты. Фото.

Частицы могут возникать из пустоты.

Вам будет интересно: Было ли у Вселенной начало?

Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, если квантовые поля существуют повсюду, то в любой выбранный промежуток времени и области пространства, будет присутствовать изначально неопределенное количество энергии. И чем короче рассматриваемый нами период времени, тем больше неопределенность в количестве энергии.

Фактически, единственным местом, где частицы возникают из пустоты – это области в космосе, окружающие черные дыры и нейтронные звезды. Но на огромных космических расстояниях, отделяющих нас от наиболее приближенных объектов, наши предположения остаются исключительно теоретическими.

Что-то из ничего. Вселенная хранит множество тайн, которые нам с вами еще предстоит раскрыть. Фото.

Вселенная хранит множество тайн, которые нам с вами еще предстоит раскрыть

Это интересно: Нобелевская премия по физике 2022: квантовая запутанность и телепортация

Но поскольку мы знаем, что электроны и позитроны буквально возникают из ничего (они просто вырваны из квантового вакуума электрическими полями) Вселенная демонстрирует невозможное. К счастью, существует множество способов изучения нашего странного мира, будь то математика, эксперименты с графеном (подробнее мы рассказывали ранее) или лазерами. И хотя мы по-прежнему далеки от истины и создания единой теории всего, сегодня мы не так уж и мало знаем о мире, в котором живем. Не так ли?