Материя - естественно-научная категория,
определяющая все строение Вселенной
                                  Физический словарь

Пространство. Вакуум в исходном понимании

Данная тема написана со значительными упрощениями, облегчающими понимание вопросов. Все сведения даются только для общего представления непрофессионалов. Запоминать ничего не надо, никакие строгие теоретические модели на упоминаемых понятиях читателям строить не придется. Почти все определения, весьма приблизительные, но понятные, скорее всего, всем, - авторские.

Согласно Большой энциклопедии Кирилла и Мефодия (в сокращенном изложении):

Не слишком выразительное, четкое и понятное определение. На данном сайте вводится иное, гораздо более лаконичное и точное (хотя и не претендующее на окончательность):

Под взаимодействиями понимаются не только соприкосновения, а и, главным образом, влияния через т.н. поля (см.далее). В дальнейшем определение может потребовать уточнения.

Существует мнение, что то, что включает все, не является определением. Однако, материя как раз такое понятие, в которое, тем не менее, как раз и входит почти все. За редким исключением (мысли и любые воображаемые понятия, безотносительные к их реальному наличию).

В наиболее очевидном для восприятия человеком виде материя существует в виде вещества. Вещество может находиться в 4-х главных агрегатных состояниях (и некоторых промежуточных между ними): твердом, жидком, газообразном, плазмы.

Из введенного выше определения-постулата ясно, что на данном сайте во внимание принимаются исключительно физические объекты материального мира. (Объекты как философские категории игнорируются, так как не вносят никакого реального вклада в понимание картины образования мира).

Делятся на объекты макромира (от отдельных атомов до галактик) и объекты микромира - т.н. элементарные частицы (или соответствующие им порции энергии).

В микромире, где и происходят основные материальные события, вещество и его энергия - суть одно и то же. Они постоянно превращаются друг в друга, в каждом отдельно рассматриваемом случае - полностью или частично, с образованием иных элементарных частиц и остатков энергии.

Поэтому в состав материальных объектов входят все макрообъекты и вся совокупность вещество-энергия всего микромира. Это общепринятая (кажется) на сегодня точка зрения (по крайней мере, среди физиков).

Наверх

Совершенно очевидно, что материальные объекты многочисленны и не совпадают друг с другом. Это позволяет сделать вывод, что существует

Пространство, условно лишенное каких-либо объектов, является математическим. А на бытовом уровне - пустотой или вакуумом (в его первичном понимании).

Судя по всему, такой "абсолютный" вакуум в пределах Вселенной возможен только как чисто умозрительное понятие.

(New!) Долгое время считалась математически установленой кривизна пространства, как локальная (вблизи огромных масс звезд-гигантов и т.н. "черных дыр"), так и всеобщая, за счет суммарной массы всей Вселенной. Большинство наблюдаемых фактов и философских обобщений, казалось, позволяли считать эту кривизну положительной (пространство вогнуто со стороны Вселенной). Считалось, что это делает нашу Вселенную замкнутой (хотя и все еще расширяющейся).

Однако последние, непосредственные измерения "кривизны" постранства, проведенные американскими учеными в открытом Космосе, наоборот, доказывают полное ее отсутствие.

За нынешними пределами Вселенной, вероятно, находиться как раз "абсолютная" пустота (в новейших представлениях - заполненная темной материей и темной энергией), в которой на разных расстояниях могут находиться и другие миры, иные "Вселенные" разного возраста.

Наверх

Картина мира далека от чего-то застывшего. Взаимное расположение объектов, а также их свойства (что-то одно или то и другое одновременно) постоянно и непрерывно(?) изменяются.

Знак вопроса после слова "непрерывно" в предыдущем абзаце стоит в связи с тем, что хотя о порциях (или квантах) времени пока, вроде бы, никто и нигде громко не заявляет, но, в связи с неисчерпаемостью природы, еще неизвестно, будет ли представление о непрерывности времени незыблемым во все грядущие времена. В наше время существование квантов времени относится нерешенным проблемам физики.

Время имеет свойство повсеместного изменения только в одну сторону. Вместе с тем, в разных системах отсчета оно может протекать с разной скоростью (в быстро движущихся - медленнее; с их помощью можно попадать в будущее исходной системы). Поскольку сама скорость есть функцией, прямо пропорциональной пройденному отрезку пространства и обратной времени этого прохождения (в данном случае - более медленно текущего), то время и пространство оказываются завязанными в неразделимое понятие пространство-время, которое можно реально почувствовать только при очень высоких скоростях движения (от космических до световой).

На сегодня официально принято считать пространство и время (или пространство-время) формами существования материи. (Ниже будут представлены несколько иные соображения на этот счет).

Наверх

Непосредственные взаимодействия могут проявляться только при соприкосновениях объектов, что в микромире бывает относительно редко. В макромире они встречаются гораздо чаще.

Из этого не очень строгого определения сразу вытекает, что среда (любая) сама по себе, не заполненная передаваемым взаимодействием, полем не является. Поэтому другим определением поля (еще более нестрогим, чем первое), является следующее:

Любое вещество неизбежно создает вокруг себя то или иное поле, любое поле своим источником имеет вещество. Они сосуществуют только в неразрывном единстве. Поле заполняет собой все пространство, однако с большим ослаблением своей интенсивности по мере удаления от вызвавшего его источника. Тем не менее, рано или поздно оно достигает какого-нибудь другого объекта (возможно, нескольких), на который(е) и происходит воздействие первого.

Установленными на сегодня абсолютно точно

Их описание выходит за рамки девизов данного сайта "Просто о сложном" и "Необычно о привычном". Поэтому только их перечислением и ограничимся.

* * * * * * *

В представлениях некоторых людей существуют и иные взаимодействия и поля: информационное, биологическое (может, у кого-то есть еще что-нибудь поновее?).

К последним следует относиться скептически, но спокойно (при всеобщем отрицании всего нового можно упустить или отбросить и что-нибудь действительно новое, имеющее важное значение для науки).
В данном случае такой угрозы явно нет: ни одно из упомянутых "новых видов" взаимодействий (и полей) не имеет даже каких-либо гипотетических параметров для их описания или расчета (не говоря уже об их измерениях или теоретических обоснованиях). Это просто псевдонаучные понятия, оперирующие чисто лингвистическими категориями и "опирающиеся" на эффекты (когда они, якобы, есть), являющиеся следствиями других причин или взаимодействий.

Наверх

Так как в реальном, физическом пространстве всегда есть какие-то объекты и вызываемые ими поля, то реальный физический вакуум всегда хотя бы чем-то заполнен. Чем именно - предмет споров разных ученых.

По современным представлениям получается, что пространство, поле и физический вакуум являются теснейшим образом связанными и переплетенными понятиями и чуть ли не синонимами.

Более того, Так как в рассматриваемом пространстве-поле-вакууме всегда есть еще и вещество (от элементарных частиц до планет, звезд и галактик), то самое, которое создало данное поле (или поля), то синонимами такого реального пространства-поля-вакуума, видимо, могут быть и сама материя, и даже вся Вселенная. И в этом смысле пространство (пространство-время) может рассматриваться уже не как форма, а как еще одна из составляющих материи. Материи в широком смысле слова.

Может показаться, что таким образом допущена логическая ошибка в части отождествления вакуума и вещества, то есть, в конце концов, и всей Вселенной. (Раньше такое нельзя было бы даже и произнести вслух).

Однако, в наше время, время ожесточенных споров вокруг природы вакуума, такая формулировка в ряде случаев более, чем уместна. По некоторым гипотезам само вещество - не более, чем завихрения и сгустки вакуума. Не спешите отметать эту точку зрения, не ознакомившись хотя бы в самых общих чертах с ее содержанием (лучше по первоисточникам).

Не принимая твердо позиции ни одной из сторон, просто перечислим главные гипотезы о природе вакуума:

1. Вакуум - абсолютная пустота, лишенная чего бы то ни было.

Ясно, что это утверждение безнадежно устарело. Через такую среду не проходил бы ни свет, ни другие электромагнитные волны, ни гравитация. Взаимодействие требует какого-нибудь промежуточного звена - поля. А поле(я) в вакууме - это уже не абсолютная пустота.

2. Вакуум - это абсолютно проницаемая и, вместе с тем, абсолютно упругая среда - эфир (не медицинский, конечно). Она то, мол, и служит переносчиком электромагнитных волн и сил гравитации.

Эта гипотеза существовала еще в древне-греческие времена, а отброшена - со времен Эйнштейна, на том лишь основании, что эмпирические (опытные) поиски эфира ничего не дали. Однако, в настоящее время некоторые считают, что это было сделано слишком поспешно.

3. Вакуум - средоточие микроскопических заряженных вихрей (спинов, фитонов), пронизывающих и заполняющих буквально все пространство и создающих т.н. спиновое, фитонное или торсионное поле.

Авторство данной гипотезы, якобы, принадлежит А.Д.Сахарову, дальнейшая разработка и несколько странная интерпретация торсионных полей не только в качестве носителей электромагнитного поля и гравитации, но и "открытого" ими "информационного поля" - поля "первичного Сверхсознания" - Г.И.Шипову и А.Е.Акимову.

Вероятнее всего, данное "открытие" - простой перенос известных спиновых явлений для элементарных частиц (электронов, протонов и др.) и атомов (в ферромагнитных и антиферромагнитных средах) на "среду" вакуума. Бумага, конечно, стерпит все.

4. Вакуум - огромное, практически бесконечное множество структурированных элементарных диполей виртуальных частиц, повсеместно распределенных в пространстве (гипотеза А.В.Рыкова).

В данном случае "виртуальные" - не означает просто выдуманные: фотоны определенных энергий действительно могут создавать абсолютно реальные пары электрон-позитрон в вакууме. Этот процесс может быть интерпретирован именно как превращение "виртуальных" частиц в реальные. Гипотеза одним махом решает проблему электромагнитного поля и гравитационного воздействия, заменяя гравитационное поле электромагнитным (точнее, только его электрической составляющей), сводя гравитацию к кулоновскому притяжению и отталкиванию зарядов.

Расчетный размер диполя -1,4.10exp(-15) м (в скобках - степень). Диполи как таковые определяются ничтожным преобладанием заряда электрона над зарядом позитрона (примерно на 7,8.10(-41) К). По этой гипотезе гравитационное воздействие передается либо мгновенно, либо со скоростью, многократно превосходящей скорость света. (Кстати, это необходимое условие для точных расчетов даже орбит планет Солнечной системы, особенно, удаленных).

Данная гипотеза не лишена некоторой внешней привлекательности, однако достаточно надежной и правдоподобной не выглядит. Более, чем сомнительным является ее вывод о мгновенной передаче гравитационного воздействия. Скорее всего, она антинаучна. Хотя некоторые физические взгляды эпизодически приходится пересматривать.

5. Переходя от теоретических моделей к практическому изучению пространства глубокого космоса следует напомнить, что в нем повсеместно присутствует (в количестве хотя бы нескольких атомов на кубометр) межзвездный газ (в основном, ядра водорода - протоны). Так что реальный физический вакуум, как минимум, заполнен им. И хотя бы в этом смысле уже можно говорить о плотности межзвездного "вакуума".

Попутно отметим, что на расстояниях в миллиарды световых лет одной этой причины достаточно, чтобы вносить свои коррективы, возможно, весьма существенные, в интерпретацию закона красного смещения (разбегающейся Вселенной). Возможно, она разбегается с гораздо меньшей скоростью, чем об этом принято думать [предположение автора статьи и сайта].

6. Кроме всего прочего, все пространство Вселенной насквозь пронизано так называемым "реликтовым" излучением (прямое следствие "Большого взрыва"), которое обуславливает не нулевую температуру любой части (в т.ч., т.н. вакуума!) пространства (примерно 3 град. Кельвина). Даже если это и чисто энергетическая характеристика "первобытного" электромагнитного излучения, то надо не забывать, что благодаря флуктуациям (сыгравшим решающую роль в создании Вселенной из первичного хаоса в период после "Большого взрыва") это излучение, возможно(?), где-то что-то порождает еще и вещественное. (Это еще один повод поговорить о плотности вакуума).

Таким образом, гипотез природы вакуума немало. Есть, видимо, и другие. Но ни одна из всех гипотез не получила всеобщего признания или точного экспериментального подтверждения. Вероятнее всего, последнее просто невозможно. Все вышеприведенные гипотезы имеют некоторое количество сторонников и огромное количество ожесточенных критиков. Правда, никто из этих критиков не в состоянии действовать конструктивно и внести на рассмотрение какую-либо свою, более убедительную гипотезу.

Исходя из своих версий (гипотез) строения вакуума разные авторы приписывают ему удельную плотность от нуля до 1,6.10(-26) кг/куб.м и даже(!) до 1.10(-12) кг/куб.м (что уже просто похоже на абсурд).

Кстати, согласно не самому надежному источнику информации, максимально достижимая плотность в природе оценивается в 1,62.10е(35) кг/куб.м - внутри т.н. "черных дыр" (А.Рыков).

Почти все разработчики теории вакуума так или иначе, вольно или невольно выступают и в качестве интерпретаторов (а то и первооткрывателей) новых теорий поля. От осторожных формулировок типа "единое поле" (что бы это означало?) до самоуверенных - "единая теория поля".

Не все так просто с этой "пустотой"...

Наверх

За счет главных законов природы материя имеет замечательное свойство самоорганизации. Природа предоставляет наблюдателю бесчисленные ее примеры: образование атомов из элементарных частиц, образование тяжелых элементов из легких в недрах звезд-гигантов, образование молекул из атомов или их ионов, образование кристаллических структур (простейший и нагляднейший пример - образование морозных узоров на окнах), образование регулярных природных полимеров и циклических структур, нуклеотидов, цепей РНК и ДНК и др.

Практически все они объясняются "всего лишь" результатом действия четырех упомянутых выше фундаментальных взаимодействий между частицами микромира, атомами и молекулами.

Все процессы самоорганизации постоянно находятся в неразрывном единстве действия указанных сил, законов сохранения, а также условиях практически непрерывного действия принципа достижения наиболее устойчивых (равновесных) состояний (см. Энтропия) и небольших, но исключительно важных исключений из него, - так называемых флуктуаций (соеобразных "турбулентностей" среды).

Автором сайта построена такая схема последовательных и параллельных взаимосвязей в нашем мире:

Солнце и Земля на данной схеме представлены только в качестве наиболее очевидных и привычных всем примеров. Аналогичные процессы могут происходить и на других планетах, и в других звездно-планетных системах, в совершенно других точках Вселенной. И, конечно, происходят. Происходили и еще долго будут происходить.

Подробно практически все эти явления и процессы описаны в последующих разделах и темах сайта.

Наверх

Регулярные наблюдения за свойствами природы (понимай - материи) позволили обобщить результаты этих наблюдений в главное содержание современной философской науки - диалектический закон единства и борьбы противоположностей.

Правда, некоторые настолько увлеклись этим самым законом единства и борьбы, что пытаются применять его даже к тем свойствам материи, которые еще не только не объяснены, но даже и не открыты. Такой энтузиазм, очевидно, следует признать чрезмерным.

Философские проблемы сами по себе не являются содержанием данного сайта. Оставим их для других, более сведущих и более заинтересованных в них людей.

Так называемый "главный вопрос философии" - о первичности идеального или материального, в кругу образованных людей, фактически, уже потерял свою актуальность. Но, тем не менее, каждый понимает и решает его по-своему. И менее интеллигентным от этого не становится. Такова реальная сила и значение этой "науки наук".

.Делитесь темой в своих сетях!