Что такое вакуум
- Вакуум: понятие и различия
- История понятия о вакууме
- Физический вакуум: отсутствие массы и нулевые колебания поля
- Технический вакуум: разреженный газ
- Высокий и низкий вакуум
- Тепловое излучение и физический вакуум
- Различные виды вакуума и гипотезы
Вакуум: понятие и различия
Вакуум – это пространство, не заполненное ничем. В нем нет ни энергии, ни массы. Это пустота, лишенная материи. Однако, в современной физике, понятие о вакууме немного скорректировано и существуют два его вида: технический и физический.
История понятия о вакууме
В начале развития наук об окружающем мире, вакуумом подразумевалась просто пустота, и это была скорее философская категория. Ученым не было возможности исследовать нечто, соответствующее представлениям о вакууме.
Физический вакуум: отсутствие массы и нулевые колебания поля
Современная физика определяет физический вакуум как состояние квантового поля, при котором его энергетическое состояние находится на самом низком уровне. Это означает, что реальные частицы отсутствуют. Однако, согласно квантовой теории поля, в физическом вакууме непрерывно происходит образование и исчезновение виртуальных частиц, которые также называются нулевыми колебаниями поля.
Технический вакуум: разреженный газ
Техническим вакуумом называют сильно разреженный газ. Хотя он не является идеальным вакуумом, в реальных условиях достигнуть полного отсутствия газа невозможно. Все материалы пропускают газы в микроскопических объемах, поэтому любой вакуум, заключенный в сосуде, будет иметь помехи.
Высокий и низкий вакуум
Высокий вакуум характеризуется тем, что молекулы газа могут пройти от одной стенки до другой, практически никогда не сталкиваясь друг с другом. Низкий вакуум, напротив, характеризуется достаточно большим количеством столкновений.
Тепловое излучение и физический вакуум
Даже в идеальном вакууме необходимо учитывать тепловое излучение, или газ фотонов. Благодаря этому явлению, температура тела, находящегося в вакууме, со временем приблизится к температуре стенок сосуда, благодаря движению тепловых фотонов.
Различные виды вакуума и гипотезы
Существуют различные теории поля, в соответствии с которыми свойства безмассового пространства могут немного варьироваться. Вакуум может быть одного из нескольких видов, каждому из которых присущи свои особенности. Некоторые из этих свойств уже были подтверждены экспериментально, а другие гипотезы требуют дальнейшей проверки и могут иметь важное значение для фундаментальных теорий физики. Например, предположение о возможности ложных вакуумов является важным для подтверждения инфляционной теории Большого взрыва.
