Причиной эффекта Казимира являются энергетические колебания физического вакуума

«Причиной эффекта Казимира являются энергетические колебания физического вакуума из-за постоянного рождения и исчезновения в нем виртуальных частиц.»

http://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Казимира 

«... Дирак предположил, что состоянием с минимальной энергией (вакуумным состоянием) является состояние, в котором все уровни с отрицательной энергией заполнены.»

Физическая энциклопедия. ДИРАКА УРАВНЕНИЕ. 

Т.е. энергия вакуумного состояния поля условно принята за минимальный нулевой уровень энергии, так как могут быть уровни как с положительной, так и с отрицательной энергией относительно нулевого состояния. Таким образом, нулевое значение энергии вакуума - это условность, так же как, например, нулевая линия на шкале Цельсия.

«... физическом вакууме как специфическом виде материи.»

                                                                                                                                                                                      Но это не пустое пространство, а особый вид материи, которую физики назвали физическим вакуумом. Само понятие "физический вакуум" появилось в науке как следствие осознания того, что вакуум не есть пустота, не есть "ничто". Он представляет собой чрезвычайно существенное "нечто", которое порождает все в мире, и задает свойства веществу, из которого построен окружающий мир. Оказывается, что даже внутри твердого и массивного предмета, вакуум занимает неизмеримо большее пространство, чем вещество. Таким образом, мы приходим к выводу, что вещество является редчайшим исключением в огромном пространстве, заполненном субстанцией вакуума. В газовой среде такая асимметрия еще больше выражена, не говоря уже о космосе, где наличие вещества является больше исключением, чем правилом. Видно, сколь ошеломляюще огромно количество материи вакуума во Вселенной в сравнении даже с баснословно большим количеством вещества в ней. В настоящее время ученым уже известно, что вещество своим происхождением обязано материальной субстанции вакуума и все свойства вещества задаются свойствами физического вакуума. Наука все глубже проникает в сущность вакуума. Выявлена основополагающая роль вакуума в формировании законов вещественного мира. Уже не является удивительным утверждение некоторых ученых, что "все из вакуума и все вокруг нас - вакуум".»

Квантовая (дискретная) природа электродинамического вакуума как квантового поля проявляется в дискретности электромагнитных волн. Свойства физического вакуума определяют его физические постоянные: квант электрического потока (1.602·10-19 Кл), квант магнитного потока (2.068·10-15 Вб) и проницаемости вакуума - электрическая и магнитная, от которых зависит скорость распространения полевых потоков - скорость света.

«... скорость распространения электромагнитных волн - величина конечная. Она определяется электрическими и магнитными свойствами среды, в которой распространяется электромагнитная волна ... скорость распространения электромагнитной волны в вакууме: c = (ε0μ0)-1/2 ...»

Еще Эйнштейн писал, что свет распространяется в эфире, но позже, кроме распространения электромагнитных волн, были обнаружены и другие процессы, протекающие в вакууме. Поэтому в современной физике такие понятия как "эфир", "электромагнитный эфир" или "эфирное поле" не используются. На сегодня установлено, что физический вакуум - это материальная среда, представляющая квантовое поле, в которой наблюдаются флуктуации, рождаются элементарные частицы (возбужденные состояния поля), распространяются электромагнитные волны, текут токи электрического смещения поля.

«Однако позже выяснилось, что пустота - "бывший эфир" - носитель не только электромагнитных волн; в ней происходят непрерывные колебания электромагнитного поля ("нулевые колебания"), рождаются и исчезают электроны и позитроны, протоны и антипротоны и вообще все элементарные частицы. Если сталкиваются, скажем, два протона, эти мерцающие ("виртуальные") частицы могут сделаться реальными - из "пустоты" рождается сноп частиц. Пустота оказалась очень сложным физическим объектом. По существу, физики вернулись к понятию "эфир", но уже без противоречий. Старое понятие не было взято из архива - оно возникло заново в процессе развития науки. Новый эфир называют "вакуумом" или "физической пустотой".»

Академик А.Мигдал.

В 2011 году физики впервые зарегистрировали динамический эффект Казимира, что было признано главным открытием года. Энергию флуктуаций вакуума удалось превратить в реальные частицы (в частности, фотоны), т.е. удалось извлечь энергию из вакуума.

«Выделяя главные открытия 2011 года, журнал Nature поставил на первое место обнаружение динамического эффекта Казимира.»

http://elementy.ru/lib/431579 

«В конце мая прошлого года (2011) многие популярные газеты пестрели заголовками: "Ученые получили энергию из вакуума!"»

http://www.popmech.ru/article/10440-energiya-vakuuma 

«Согласно квантовой теории, вакуум - не просто пустота. В нем постоянно происходят флуктуации энергии - рождение и гибель пар виртуальных частиц и античастиц. Несмотря на свою виртуальность, они могут оказывать давление. Это называется статическим эффектом Казимира и уже было подтверждено экспериментально. В теории существует и динамический эффект Казимира - превращение флуктуаций вакуума в реальные частицы (в частности, фотоны). Именно его впервые смогли наблюдать ученые.»

http://zoom.cnews.ru/rnd/news/top/effekt_kazimira_na_praktike_svet_rodilsya_iz_nichego 

Если флуктуации вакуума, представляя виртуальные частицы, могут оказывать давление на пластины, то и движущиеся пластины, соответственно, могут "толкать" виртуальные частицы - динамический эффект Казимира. Надо заметить, что СТО не запрещает движение относительно виртуальных частиц, так же как, например, относительно микроволнового фонового излучения, т.е. пластинам не запрещено, двигаясь, "толкать" виртуальные частицы.

«Система быстро вращающихся зеркал, превращающая виртуальные фотоны в реальные, позволила впервые продемонстрировать динамический эффект Казимира.»

http://www.popmech.ru/article/9145-dinamicheskaya-razvirtualizatsiya/

«... возникающие из вакуума пары виртуальных частиц при достаточно большой скорости могут разделяться и превращаться в реальные частицы за счет полученной от зеркала энергии.»

http://ufn.ru/ru/news/2011/7/

«В динамическом эффекте Казимира вакуумные флуктуации служат затравкой, приводящей к рождению реальных фотонов. При этом на рождение фотонов тратится кинетическая энергия зеркала.»

http://elementy.ru/lib/431579

Передача кинетической энергии виртуальным частицам - это физически означает торможение зеркал о флуктуации вакуума. Динамический эффект Казимира является прямым доказательством того, что в вакууме происходит торможение тел. Чем больше скорость, тем больше потеря кинетической энергии за единицу времени.

«... зеркало передает часть своей кинетической энергии виртуальным фотонам, что помогает им материализоваться.»

http://www.chalmers.se/en/news/Pages/Chalmers-scientists-create-light-from-vacuum.aspx

Движение зеркал относительно флуктуаций физического вакуума превращает виртуальные фотоны в реальные (понятно, что энергия возникающих фотонов не превышает потерю кинетической энергии зеркал). Таким образом экспериментально подтверждено, что движущееся тело может "толкать" виртуальные частицы, что, соответственно, приводит к диссипации (потери) кинетической энергии, которая переходит в энергию флуктуаций, превращая виртуальные частицы в реальные. Проще говоря, динамический эффект Казимира представляет трение о флуктуации вакуума (трение о виртуальные частицы). Экспериментальное подтверждение динамического эффекта Казимира еще раз доказывает правоту квантовой физики в том, что вакуум представляет "море" виртуальных частиц.

«Динамический эффект Казимира основан на похожей идее - движущаяся с достаточно большой скоростью (в идеале - сравнимой со скоростью света) в пространстве проводящая незаряженная пластина, мешает виртуальным фотонам исчезать, "толкая" некоторые из них вперед. В результате наблюдателю такая пластина будет представляться излучающей фотоны.»

http://nayki.ru/news156061.html 

«При таких скоростях основной вклад в трение будут давать квантовые флуктуации.»

«Инженеры создали кремниевый микрочип, способный измерять эффект Казимира - давления виртуальных частиц на близко расположенные пластины.»

http://lenta.ru/news/2012/07/31/kasimirchip/

Создан компактный прибор (микрочип), измеряющий давление вакуума. Теперь можно измерять и сравнивать давление в разных областях пространства, например, на поверхноси Земли и в космосе. Еще недавно казался невероятным статический эффект Казимира - давление вакуума. Сейчас же получил экспериментальное подтверждение и динамический эффект Казимира - трение в вакууме. В очередной раз законы квантовой физики ломают привычные стереотипы.

«Эксперимент, подтверждающий динамический эффект Казимира, был впервые предложен в ФИАНе.»

http://www.fian-inform.ru/?mode=mnews&id=1076&page=1

«В 2011 году группа ученых из технологического университета Чалмерса подтвердила динамический эффект Казимира.»

http://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Казимира 

«Ученые из Чалмерса создают свет из вакуума»

http://www.chalmers.se/en/news/Pages/Chalmers-scientists-create-light-from-vacuum.aspx

«Физики из Швеции, США и Японии описали первый случай наблюдения динамического эффекта Казимира.»

http://www.modcos.com/news.php?id=97 

Квантовые флуктуации вакуума не только способны оказывать давление и подталкивать тела к сближению (статический эффект Казимира), но и могут тормозить космические аппараты из-за того, что движущееся тело "толкает" флуктуации вперед (динамический эффект Казимира). Так как все частицы (тела) в квантовой физике представляют волны де Бройля, то очевидно, что и расчеты необходимо производить, исходя из квантово-волновых представлений. Выведена формула диссипации (потери) кинетической энергии за один период колебания волны де Бройля WT = H0hc/v (формула "вязкости физического вакуума"), где H0 - постоянная Хаббла, h - постоянная Планка, c - скорость света, v - скорость частицы (тела). C помощью этой формулы можно рассчитывать космологическое красное смещение и торможение космических аппаратов (эффект "аномалии Пионеров").

В отличие от исследований, где изучалось влияние флуктуаций вакуума на покоящиеся тела (статический эффект Казимира), в данной работе проведен анализ влияния флуктуаций вакуума на движущиеся тела, где, кроме давления, со стороны флуктуаций еще наблюдается и трение (торможение тел), как одно из следствий динамического эффекта Казимира. Понятно, что если имеется давление, то обязательно будет возникать и сопротивление движению. Существование флуктуаций вакуума, взаимодействующих с веществом, означает, что вакуум не является идеальной средой для движения. В статье сначала рассмотрена диссипация кинетической энергии фотонов, а далее, придерживаясь принципа корпускулярно-волнового дуализма, сделано обобщение для всех элементарных частиц и физических тел.

«В настоящее время установлено, что вакуум не пустота, а является некой материальной средой с определенными, но еще не установленными свойствами. Это было подтверждено наблюдением вакуумных эффектов, например, нулевых колебаний и поляризации вакуума, генерации частиц в вакууме при электромагнитных взаимодействиях. Поэтому резонно предположить, что физический вакуум может обладать внутренним трением из-за его малой, но реальной вязкости, что и может являться причиной изменения взаимодействия света с ним и в конечном счете приводить к красному смещению.»

http://bourabai.narod.ru/shtyrkov/evolution.htm 

«В реальном веществе распространение волн всегда сопровождается потерями (диссипацией) энергии за счет ее перехода в тепло; ...»

Если в вакуумной среде наблюдаются флуктуации поля, то в такой среде будет происходить поглощение электромагнитных волн - энергия волн переходит в энергию флуктуаций. Ясно, что если флуктуации вакуума могут превращаться в реальные фотоны, то должен существовать и обратный процесс. Если в формуле космологического красного смещения заменить частоту на энергию фотона z = (E0 - Ez)/Ez , то становится видно, что при одинаковом красном смещении чем больше энергия (частота) фотона, тем больше потеря энергии. Т.е. потеря (диссипация) энергии прямо пропорциональна количеству колебаний! Несложно посчитать, какая энергия будет потеряна за один период колебания фотона: ET = EZT = EH0T = hvH0T = hH0 = 1.6·10-51 Дж, где E - энергия фотона E = hv, h - постоянная Планка, v - частота фотона, ZT - красное смещение за период колебания ZT = H0T, H0 - постоянная Хаббла (2.4 ± 0.12)·10-18 с-1(Гц), T - период колебания T = 1/v. Величина, на которую уменьшается частота фотона за период колебания: vZT = vH0T = H0 = 2.4·10-18 Гц.Например, фотон  с частотой 6·1014 Гц (E = 3.98·10-19 Дж), пройдя 40 мегапарсек (r = 1.234·1024 м), совершит число колебаний r/λ = rv/c = 2.47·1030, где λ - длина волны λ = c/v, c - скорость света. Cоответственно, диссипация энергии составит 2.47·1030 × 1.6·10-51 Дж = 3.95·10-21 Дж, а красное смещение будет z = 3.95·10-21 Дж / 3.98·10-19 Дж = 0.01. Т.е., независимо от частоты фотона, при каждом колебании волны из-за того, что в вакуумной (полевой) среде совершается перекачка одного вида энергии в другой, происходит потеря порции энергии ET = hH0, которая переходит в энергию флуктуаций вакуума. Постоянная Хаббла - это всего лишь величина, на которую уменьшается частота фотона за один период колебания, вне зависимости от длины волны. Такое изменение частоты полностью соответствует наблюдаемому космологическому красному смещению, а связь между периодом колебания и постоянной Хаббла прямо указывает на то, что имеет место именно диссипация энергии волн.

Только приверженцы идеализма могут считать электромагнитные волны идеальными и распространяющимися без диссипации энергии, что противоречит физике волновых процессов. В любой среде распространение волн всегда сопровождается потерями (диссипацией) энергии за счет ее перехода во внутреннюю энергию среды, проявляющуюся в виде флуктуаций. Распространение волн в физическом вакууме не является исключением, так как, согласно квантовой физике, вакуум - это не пустота, в нем, как и в любой среде, происходят флуктуации, которые называют нулевыми колебаниями электромагнитного поля.

«Появился термин "физический вакуум", под которым понимают средоточие виртуальных частиц, непрерывно рождающихся на короткие мгновения и тут же исчезающих. В соответствии с современными представлениями, они рождаются парами "частица - античастица" и исчезают в результате аннигиляции. Так, виртуальная пара "электрон - позитрон" аннигилирует с образованием виртуального фотона, который снова превращается в электрон-позитронную пару и т.д. Рождение и уничтожение виртуальных частиц и есть квантовые флуктуации. Поскольку любые флуктуации - это колебания вокруг некоторого среднего значения, физический вакуум рассматривается как квантовая система в состоянии с минимальной энергией, в среднем равной нулю. Поэтому квантовые флуктуации вакуума часто называют нулевыми колебаниями электромагнитного поля. ... Кроме того, они могут оказывать действие на внесенные в вакуум реальные частицы и поля.»

Американские физики получили нечто из ничего. http://www.nkj.ru/archive/articles/5158/ 

Т.е. реальные и виртуальные частицы постоянно взаимодействуют между собой и может происходить превращение флуктуаций вакуума в реальные частицы и наоборот. Например, флуктуации вакуума (нулевые колебания электромагнитного поля) могут превращаться в реальные фотоны - микроволновое фоновое излучение физического вакуума (спектр "черного тела" с температурой 2.7 K), а виртуальные электроны брать на себя роль реальных и наоборот - лэмбовский сдвиг.

«Теперь представьте: летит себе наша наблюдаемая реальная частица (пусть это будет электрон), а рядышком - бульк-бульк - виртуальные пары то возникнут, то схлопнутся. Часто случается, что природа путает виртуальные частицы с реальными - ведь частицы все тождественны и один электрон от другого не отличишь. Итак, возникла поблизости от вашего электрона виртуальная парочка, да только античастица спутала своего виртуального партнера и проаннигилировала с реальной частицей. Сами понимаете, что виртуальному электрону ничего другого не остается, как взять на себя роль реальной частицы. В результате на наших глазах творится что-то невообразимое: была реальная частица в одном месте и вдруг оказалась в другом. Прямо телепортация какая-то. Такое "дрожание" орбиты электрона в атоме было теоретически предсказано и экспериментально проверено (лэмбовский сдвиг).»

Виртуальные частицы представляют невидимую (темную) материю, заполняющую вакуум, поэтому у фотонов, распространяющихся даже в вакууме, происходит взаимодействие с элементарными частицами, приводящее к потере энергии. Т.е. фотон движется не в пустоте, а в полевой среде, представляющей "море" виртуальных частиц. Заряженные виртуальные частицы под действием переменного электромагнитного поля начинают колебаться, так же как и обычные частицы. Надо заметить, что виртуальные частицы не могут рассеивать фотоны, так как для рассеивания надо сначала поглотить, а потом излучить фотон, но это запрещено для виртуальных частиц, так как они находятся не в связанном состоянии (нет атомов). Взаимодействие происходит чисто полевое, т.е. электрические и магнитные потоки в электромагнитной волне воздействуют на заряженные виртуальные частицы, смещая их (поляризация вакуума), при этом частично расходуется энергия волны и возникает красное смещение. Такое взаимодействие не зависит от длины волны, так как нет резонанса. Аналогичный пример чисто полевого взаимодействия - это когда фотоны теряют энергию (краснеют) в гравитационном поле, где также не наблюдается рассеивание фотонов. В том, что электромагнитная волна затухает, распространяясь в полевой среде, нет ничего необычного - в любой материальной среде происходит затухание волн, иначе это будет представлять идеализм. Свет состоит из фотонов, а чем меньше энергия фотона, тем больше его длина волны.

Нельзя отделить макромир от микромира, т.е. не надо забывать, что все частицы и тела - это волны де Бройля и, как все волны, имеют длину и частоту. Волны де Бройля иногда интерпретируются как волны вероятности, но вероятность - это чисто математическое понятие и не имеет никакого отношения к дифракции и интерференции. Сейчас, когда уже стало общепризнано, что вакуум - это одна из форм материи, представляющая состояние квантового поля с наименьшей энергией, отпала необходимость в таких идеалистических интерпретациях. Интерференция - это перераспределение энергии колебаний в среде, поэтому только реальные волны в среде могут создавать дифракцию и интерференцию, что относится и к волнам де Бройля. При этом волн без энергии не бывает, так как любые волны - это распространяющиеся колебания, представляющие перекачку в самой среде одного вида энергии в другой и обратно. При таком физическом процессе всегда происходит потеря энергии волн (диссипация энергии), которая переходит во внутреннюю энергию среды. Волны де Бройля (волны кинетической энергии), так же как и любые волны, со временем теряют энергию, которая переходит во внутреннюю энергию вакуума (энергию флуктуаций вакуума), что наблюдается как торможение тел - эффект "аномалии Пионеров".

Было установлено, что источником аномалии не являются технические аспекты. Например, специалисты из группы Андерсона, которые рассчитывали величину теплового эффекта, заявили, что "вклад тепловой радиации в аномальное торможение "Пионера" должен быть мал", и указали на то, что тепловое излучение уменьшается из-за разрядки батарей, а наблюдаемое торможение "Пионера" - постоянно. Более того, аппараты другой конструкции имеют такую же величину торможения. В попытках же объяснить аномалию тепловыми эффектами просматривается "подгонка" - у одних одни, у других другие результаты расчетов, но в любом случае эти эффекты малы и недостаточны для объяснения. Более точно аномальное торможения описывает формула диссипации (потери) кинетической энергии за один период колебания волны де Бройля, с помощью которой можно рассчитывать космологическое красное смещение и эффект "аномалии Пионеров". Формула является универсальной и подходит для всех тел и частиц, включая фотоны: WT = H0hc/v, где c - скорость света, v - скорость частицы (тела). Например, если частица (тело) массой в 1 грамм (m = 0.001 кг) летит со скоростью 10000 м/c в течение 100 лет (t = 3155760000 сек), то волна де Бройля совершит число колебаний r/λ = vt/λ = tmv2/h = 4.76·1047, соответственно, диссипация кинетической энергии составит WD = (tmv2/h) · (H0hc/v) = H0cvtm = H0cpt = H0crm = 22.7 Дж, где r - пройденный путь r = vt, p - импульс p = mv, λ - длина волны λ = h/mv. При этом скорость снизится до 9997.7 м/с, а "красное смещение" волны де Бройля будет z = (10000 м/c - 9997.7 м/c) / 9997.7 м/c = 0.00023. Из формулы видно, что диссипация кинетической энергии прямо пропорциональна массе и пройденному расстоянию WD = H0crm, а также импульсу и времени WD = H0cpt, - чем больше импульс, тем больше потеря энергии за единицу времени. Например, тело массой в 1 килограмм при прохождении расстояния в 1 метр теряет кинетическую энергию WD = H0crm = 7.2·10-10 Дж. Соответственно, сила сопротивления движению равна FD = H0cm = 7.2·10-10 Н, а величина торможения ap = cH0 = (7.2 ± 0.36)·10-10 м/с2. Такая же величина торможения ap = (8.74 ± 1.33)·10-10 м/с2 (совпадает в пределах погрешности, плюс небольшой вклад тепловой радиации) была получена экспериментально в результате исследования эффекта "аномалии Пионеров". Т.е. формула WT = H0hc/v - рабочая, расчеты совпадают с экспериментальными данными и ей можно пользоваться. При таком торможении ap = cH0 получается, что если тело движется со скоростью 1 метр в секунду, то оно остановится через t = v/cН0 = 44 года, пройдя расстояние r = v2/2cН0 = 700000 км, снижение скорости - 0.02 м/с за год. Фотоны рассчитываются аналогично, но только надо помнить, что потеря энергии не приводит к изменению скорости. Например, потеря энергии фотона ED = H0cvtm = H0tE = zE, где E - энергия фотона, а за один период колебания ET = H0hc/v = H0h = 1.6·10-51 Дж.

Не бывает кинетической энергии без волн де Бройля, поэтому они связаны с любой движущейся частицей, т.е. кинетическая энергия представляет волну де Бройля. У реальных волн де Бройля (не волн вероятности), так же как и у всех физических волн, частота колебаний равна v = v/λ. Энергия волны де Бройля для нерелятивистских частиц W = mv2/2 = hv/2.

Если возникают трудности с определением скорости движения, то достаточно преобразовать формулу, заменив в ней скорость на волну де Бройля: WT = H0hc/v = H0λmc (λ = h/mv). Получается, диссипация кинетической энергии за один период колебания волны де Бройля равна произведению длины волны де Бройля на постоянную Хаббла, массу и скорость света. Т.е. отпадает вопрос относительности движения, достаточно знать длину волны де Бройля. Формулу можно считать точной, так как вычисляется всего один период колебания. То, что в формуле присутствуют только самые необходимые переменные и нет ничего лишнего, указывает на ее фундаментальность. Удивительная по своей простоте формула WT = H0hc/v - это настоящий переворот в представлениях о свойствах физического вакуума. Развеян миф о существовании в вакууме идеальных волн, распространяющихся без диссипации. Это еще раз подтверждает то, что любой идеализм недопустим в науке. Возможно, формула немного опережает свое время, так как, вопреки множеству экспериментальных фактов, еще сохранились предрассудки, что вакуум - это пустота (нет флуктуаций). Физика - это экспериментальная наука, поэтому, независимо от сохранившихся предрассудков, только по совпадению расчетных и экспериментальных данных можно судить, что является истиной, а что ересью. «Истина всегда рождается как ересь, а умирает как предрассудок» (Гегель). Физический вакуум представляет полевую среду, где даже в основном состоянии происходят квантовые флуктуации, их еще называют нулевыми колебаниями поля. Все частицы, а не только фотоны - это возбужденные состояния поля, которые при движении представляют волну. Поэтому волны для всех частиц рассчитываются одинаково: λ = h/p, соответственно, диссипация волн также одинаковая: WT = H0hc/v. Данная формула отражает тот факт, что у всех волн помимо таких свойств как длина, частота и энергия имеется еще и диссипация энергии. Такая, хотя и очень маленькая, потеря кинетической энергии, переходящая во внутреннюю энергию вакуума (энергию флуктуаций вакуума), для космических объектов представляет заметное торможение. Выведенная формула поможет сделать расчеты более точными.

Источник <http://alemanow.narod.ru/theory.htm#massa>

«Причиной эффекта Казимира являются энергетические колебания физического вакуума из-за постоянного рождения и исчезновения в нем виртуальных частиц.»

http://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Казимира 

«...

Дирак предположил, что состоянием с минимальной энергией (вакуумным состоянием) является состояние, в котором все уровни с отрицательной энергией заполнены.»

Физическая энциклопедия. ДИРАКА УРАВНЕНИЕ. 

Т.е. энергия вакуумного состояния поля условно принята за минимальный нулевой уровень энергии, так как могут быть уровни как с положительной, так и с отрицательной энергией относительно нулевого состояния. Таким образом, нулевое значение энергии вакуума - это условность, так же как, например, нулевая линия на шкале Цельсия.

«... физическом вакууме как специфическом виде материи.»

                                                                                                                                                                                      Но это не пустое пространство, а особый вид материи, которую физики назвали физическим вакуумом. Само понятие "физический вакуум" появилось в науке как следствие осознания того, что вакуум не есть пустота, не есть "ничто". Он представляет собой чрезвычайно существенное "нечто", которое порождает все в мире, и задает свойства веществу, из которого построен окружающий мир. Оказывается, что даже внутри твердого и массивного предмета, вакуум занимает неизмеримо большее пространство, чем вещество. Таким образом, мы приходим к выводу, что вещество является редчайшим исключением в огромном пространстве, заполненном субстанцией вакуума. В газовой среде такая асимметрия еще больше выражена, не говоря уже о космосе, где наличие вещества является больше исключением, чем правилом. Видно, сколь ошеломляюще огромно количество материи вакуума во Вселенной в сравнении даже с баснословно большим количеством вещества в ней. В настоящее время ученым уже известно, что вещество своим происхождением обязано материальной субстанции вакуума и все свойства вещества задаются свойствами физического вакуума. Наука все глубже проникает в сущность вакуума. Выявлена основополагающая роль вакуума в формировании законов вещественного мира. Уже не является удивительным утверждение некоторых ученых, что "все из вакуума и все вокруг нас - вакуум".»

Квантовая (дискретная) природа электродинамического вакуума как квантового поля проявляется в дискретности электромагнитных волн. Свойства физического вакуума определяют его физические постоянные: квант электрического потока (1.602·10-19 Кл), квант магнитного потока (2.068·10-15 Вб) и проницаемости вакуума - электрическая и магнитная, от которых зависит скорость распространения полевых потоков - скорость света.

«... скорость распространения электромагнитных волн - величина конечная. Она определяется электрическими и магнитными свойствами среды, в которой распространяется электромагнитная волна ... скорость распространения электромагнитной волны в вакууме: c = (ε0μ0)-1/2 ...»

Еще Эйнштейн писал, что свет распространяется в эфире, но позже, кроме распространения электромагнитных волн, были обнаружены и другие процессы, протекающие в вакууме. Поэтому в современной физике такие понятия как "эфир", "электромагнитный эфир" или "эфирное поле" не используются. На сегодня установлено, что физический вакуум - это материальная среда, представляющая квантовое поле, в которой наблюдаются флуктуации, рождаются элементарные частицы (возбужденные состояния поля), распространяются электромагнитные волны, текут токи электрического смещения поля.

«Однако позже выяснилось, что пустота - "бывший эфир" - носитель не только электромагнитных волн; в ней происходят непрерывные колебания электромагнитного поля ("нулевые колебания"), рождаются и исчезают электроны и позитроны, протоны и антипротоны и вообще все элементарные частицы. Если сталкиваются, скажем, два протона, эти мерцающие ("виртуальные") частицы могут сделаться реальными - из "пустоты" рождается сноп частиц. Пустота оказалась очень сложным физическим объектом. По существу, физики вернулись к понятию "эфир", но уже без противоречий. Старое понятие не было взято из архива - оно возникло заново в процессе развития науки. Новый эфир называют "вакуумом" или "физической пустотой".»

Академик А.Мигдал.

В 2011 году физики впервые зарегистрировали динамический эффект Казимира, что было признано главным открытием года. Энергию флуктуаций вакуума удалось превратить в реальные частицы (в частности, фотоны), т.е. удалось извлечь энергию из вакуума.

«Выделяя главные открытия 2011 года, журнал Nature поставил на первое место обнаружение динамического эффекта Казимира.»

http://elementy.ru/lib/431579 

«В конце мая прошлого года (2011) многие популярные газеты пестрели заголовками: "Ученые получили энергию из вакуума!"»

http://www.popmech.ru/article/10440-energiya-vakuuma 

«Согласно квантовой теории, вакуум - не просто пустота. В нем постоянно происходят флуктуации энергии - рождение и гибель пар виртуальных частиц и античастиц. Несмотря на свою виртуальность, они могут оказывать давление. Это называется статическим эффектом Казимира и уже было подтверждено экспериментально. В теории существует и динамический эффект Казимира - превращение флуктуаций вакуума в реальные частицы (в частности, фотоны). Именно его впервые смогли наблюдать ученые.»

http://zoom.cnews.ru/rnd/news/top/effekt_kazimira_na_praktike_svet_rodilsya_iz_nichego 

Если флуктуации вакуума, представляя виртуальные частицы, могут оказывать давление на пластины, то и движущиеся пластины, соответственно, могут "толкать" виртуальные частицы - динамический эффект Казимира. Надо заметить, что СТО не запрещает движение относительно виртуальных частиц, так же как, например, относительно микроволнового фонового излучения, т.е. пластинам не запрещено, двигаясь, "толкать" виртуальные частицы.

«Система быстро вращающихся зеркал, превращающая виртуальные фотоны в реальные, позволила впервые продемонстрировать динамический эффект Казимира.»

http://www.popmech.ru/article/9145-dinamicheskaya-razvirtualizatsiya/

«... возникающие из вакуума пары виртуальных частиц при достаточно большой скорости могут разделяться и превращаться в реальные частицы за счет полученной от зеркала энергии.»

http://ufn.ru/ru/news/2011/7/

«В динамическом эффекте Казимира вакуумные флуктуации служат затравкой, приводящей к рождению реальных фотонов. При этом на рождение фотонов тратится кинетическая энергия зеркала.»

http://elementy.ru/lib/431579

Передача кинетической энергии виртуальным частицам - это физически означает торможение зеркал о флуктуации вакуума. Динамический эффект Казимира является прямым доказательством того, что в вакууме происходит торможение тел. Чем больше скорость, тем больше потеря кинетической энергии за единицу времени.

«... зеркало передает часть своей кинетической энергии виртуальным фотонам, что помогает им материализоваться.»

http://www.chalmers.se/en/news/Pages/Chalmers-scientists-create-light-from-vacuum.aspx

Движение зеркал относительно флуктуаций физического вакуума превращает виртуальные фотоны в реальные (понятно, что энергия возникающих фотонов не превышает потерю кинетической энергии зеркал). Таким образом экспериментально подтверждено, что движущееся тело может "толкать" виртуальные частицы, что, соответственно, приводит к диссипации (потери) кинетической энергии, которая переходит в энергию флуктуаций, превращая виртуальные частицы в реальные. Проще говоря, динамический эффект Казимира представляет трение о флуктуации вакуума (трение о виртуальные частицы). Экспериментальное подтверждение динамического эффекта Казимира еще раз доказывает правоту квантовой физики в том, что вакуум представляет "море" виртуальных частиц.

«Динамический эффект Казимира основан на похожей идее - движущаяся с достаточно большой скоростью (в идеале - сравнимой со скоростью света) в пространстве проводящая незаряженная пластина, мешает виртуальным фотонам исчезать, "толкая" некоторые из них вперед. В результате наблюдателю такая пластина будет представляться излучающей фотоны.»

http://nayki.ru/news156061.html 

«При таких скоростях основной вклад в трение будут давать квантовые флуктуации.»

«Инженеры создали кремниевый микрочип, способный измерять эффект Казимира - давления виртуальных частиц на близко расположенные пластины.»

http://lenta.ru/news/2012/07/31/kasimirchip/

Создан компактный прибор (микрочип), измеряющий давление вакуума. Теперь можно измерять и сравнивать давление в разных областях пространства, например, на поверхноси Земли и в космосе. Еще недавно казался невероятным статический эффект Казимира - давление вакуума. Сейчас же получил экспериментальное подтверждение и динамический эффект Казимира - трение в вакууме. В очередной раз законы квантовой физики ломают привычные стереотипы.

«Эксперимент, подтверждающий динамический эффект Казимира, был впервые предложен в ФИАНе.»

http://www.fian-inform.ru/?mode=mnews&id=1076&page=1

«В 2011 году группа ученых из технологического университета Чалмерса подтвердила динамический эффект Казимира.»

http://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Казимира 

«Ученые из Чалмерса создают свет из вакуума»

http://www.chalmers.se/en/news/Pages/Chalmers-scientists-create-light-from-vacuum.aspx

«Физики из Швеции, США и Японии описали первый случай наблюдения динамического эффекта Казимира.»

http://www.modcos.com/news.php?id=97 

Квантовые флуктуации вакуума не только способны оказывать давление и подталкивать тела к сближению (статический эффект Казимира), но и могут тормозить космические аппараты из-за того, что движущееся тело "толкает" флуктуации вперед (динамический эффект Казимира). Так как все частицы (тела) в квантовой физике представляют волны де Бройля, то очевидно, что и расчеты необходимо производить, исходя из квантово-волновых представлений. Выведена формула диссипации (потери) кинетической энергии за один период колебания волны де Бройля WT = H0hc/v (формула "вязкости физического вакуума"), где H0 - постоянная Хаббла, h - постоянная Планка, c - скорость света, v - скорость частицы (тела). C помощью этой формулы можно рассчитывать космологическое красное смещение и торможение космических аппаратов (эффект "аномалии Пионеров").

В отличие от исследований, где изучалось влияние флуктуаций вакуума на покоящиеся тела (статический эффект Казимира), в данной работе проведен анализ влияния флуктуаций вакуума на движущиеся тела, где, кроме давления, со стороны флуктуаций еще наблюдается и трение (торможение тел), как одно из следствий динамического эффекта Казимира. Понятно, что если имеется давление, то обязательно будет возникать и сопротивление движению. Существование флуктуаций вакуума, взаимодействующих с веществом, означает, что вакуум не является идеальной средой для движения. В статье сначала рассмотрена диссипация кинетической энергии фотонов, а далее, придерживаясь принципа корпускулярно-волнового дуализма, сделано обобщение для всех элементарных частиц и физических тел.

«В настоящее время установлено, что вакуум не пустота, а является некой материальной средой с определенными, но еще не установленными свойствами. Это было подтверждено наблюдением вакуумных эффектов, например, нулевых колебаний и поляризации вакуума, генерации частиц в вакууме при электромагнитных взаимодействиях. Поэтому резонно предположить, что физический вакуум может обладать внутренним трением из-за его малой, но реальной вязкости, что и может являться причиной изменения взаимодействия света с ним и в конечном счете приводить к красному смещению.»

http://bourabai.narod.ru/shtyrkov/evolution.htm 

«В реальном веществе распространение волн всегда сопровождается потерями (диссипацией) энергии за счет ее перехода в тепло; ...»

Если в вакуумной среде наблюдаются флуктуации поля, то в такой среде будет происходить поглощение электромагнитных волн - энергия волн переходит в энергию флуктуаций. Ясно, что если флуктуации вакуума могут превращаться в реальные фотоны, то должен существовать и обратный процесс. Если в формуле космологического красного смещения заменить частоту на энергию фотона z = (E0 - Ez)/Ez , то становится видно, что при одинаковом красном смещении чем больше энергия (частота) фотона, тем больше потеря энергии. Т.е. потеря (диссипация) энергии прямо пропорциональна количеству колебаний! Несложно посчитать, какая энергия будет потеряна за один период колебания фотона: ET = EZT = EH0T = hvH0T = hH0 = 1.6·10-51 Дж, где E - энергия фотона E = hv, h - постоянная Планка, v - частота фотона, ZT - красное смещение за период колебания ZT = H0T, H0 - постоянная Хаббла (2.4 ± 0.12)·10-18 с-1(Гц), T - период колебания T = 1/v. Величина, на которую уменьшается частота фотона за период колебания: vZT = vH0T = H0 = 2.4·10-18 Гц.Например, фотон  с частотой 6·1014 Гц (E = 3.98·10-19 Дж), пройдя 40 мегапарсек (r = 1.234·1024 м), совершит число колебаний r/λ = rv/c = 2.47·1030, где λ - длина волны λ = c/v, c - скорость света. Cоответственно, диссипация энергии составит 2.47·1030 × 1.6·10-51 Дж = 3.95·10-21 Дж, а красное смещение будет z = 3.95·10-21 Дж / 3.98·10-19 Дж = 0.01. Т.е., независимо от частоты фотона, при каждом колебании волны из-за того, что в вакуумной (полевой) среде совершается перекачка одного вида энергии в другой, происходит потеря порции энергии ET = hH0, которая переходит в энергию флуктуаций вакуума. Постоянная Хаббла - это всего лишь величина, на которую уменьшается частота фотона за один период колебания, вне зависимости от длины волны. Такое изменение частоты полностью соответствует наблюдаемому космологическому красному смещению, а связь между периодом колебания и постоянной Хаббла прямо указывает на то, что имеет место именно диссипация энергии волн.

Только приверженцы идеализма могут считать электромагнитные волны идеальными и распространяющимися без диссипации энергии, что противоречит физике волновых процессов. В любой среде распространение волн всегда сопровождается потерями (диссипацией) энергии за счет ее перехода во внутреннюю энергию среды, проявляющуюся в виде флуктуаций. Распространение волн в физическом вакууме не является исключением, так как, согласно квантовой физике, вакуум - это не пустота, в нем, как и в любой среде, происходят флуктуации, которые называют нулевыми колебаниями электромагнитного поля.

«Появился термин "физический вакуум", под которым понимают средоточие виртуальных частиц, непрерывно рождающихся на короткие мгновения и тут же исчезающих. В соответствии с современными представлениями, они рождаются парами "частица - античастица" и исчезают в результате аннигиляции. Так, виртуальная пара "электрон - позитрон" аннигилирует с образованием виртуального фотона, который снова превращается в электрон-позитронную пару и т.д. Рождение и уничтожение виртуальных частиц и есть квантовые флуктуации. Поскольку любые флуктуации - это колебания вокруг некоторого среднего значения, физический вакуум рассматривается как квантовая система в состоянии с минимальной энергией, в среднем равной нулю. Поэтому квантовые флуктуации вакуума часто называют нулевыми колебаниями электромагнитного поля. ... Кроме того, они могут оказывать действие на внесенные в вакуум реальные частицы и поля.»

Американские физики получили нечто из ничего. http://www.nkj.ru/archive/articles/5158/ 

Т.е. реальные и виртуальные частицы постоянно взаимодействуют между собой и может происходить превращение флуктуаций вакуума в реальные частицы и наоборот. Например, флуктуации вакуума (нулевые колебания электромагнитного поля) могут превращаться в реальные фотоны - микроволновое фоновое излучение физического вакуума (спектр "черного тела" с температурой 2.7 K), а виртуальные электроны брать на себя роль реальных и наоборот - лэмбовский сдвиг.

«Теперь представьте: летит себе наша наблюдаемая реальная частица (пусть это будет электрон), а рядышком - бульк-бульк - виртуальные пары то возникнут, то схлопнутся. Часто случается, что природа путает виртуальные частицы с реальными - ведь частицы все тождественны и один электрон от другого не отличишь. Итак, возникла поблизости от вашего электрона виртуальная парочка, да только античастица спутала своего виртуального партнера и проаннигилировала с реальной частицей. Сами понимаете, что виртуальному электрону ничего другого не остается, как взять на себя роль реальной частицы. В результате на наших глазах творится что-то невообразимое: была реальная частица в одном месте и вдруг оказалась в другом. Прямо телепортация какая-то. Такое "дрожание" орбиты электрона в атоме было теоретически предсказано и экспериментально проверено (лэмбовский сдвиг).»

Виртуальные частицы представляют невидимую (темную) материю, заполняющую вакуум, поэтому у фотонов, распространяющихся даже в вакууме, происходит взаимодействие с элементарными частицами, приводящее к потере энергии. Т.е. фотон движется не в пустоте, а в полевой среде, представляющей "море" виртуальных частиц. Заряженные виртуальные частицы под действием переменного электромагнитного поля начинают колебаться, так же как и обычные частицы. Надо заметить, что виртуальные частицы не могут рассеивать фотоны, так как для рассеивания надо сначала поглотить, а потом излучить фотон, но это запрещено для виртуальных частиц, так как они находятся не в связанном состоянии (нет атомов). Взаимодействие происходит чисто полевое, т.е. электрические и магнитные потоки в электромагнитной волне воздействуют на заряженные виртуальные частицы, смещая их (поляризация вакуума), при этом частично расходуется энергия волны и возникает красное смещение. Такое взаимодействие не зависит от длины волны, так как нет резонанса. Аналогичный пример чисто полевого взаимодействия - это когда фотоны теряют энергию (краснеют) в гравитационном поле, где также не наблюдается рассеивание фотонов. В том, что электромагнитная волна затухает, распространяясь в полевой среде, нет ничего необычного - в любой материальной среде происходит затухание волн, иначе это будет представлять идеализм. Свет состоит из фотонов, а чем меньше энергия фотона, тем больше его длина волны.

Нельзя отделить макромир от микромира, т.е. не надо забывать, что все частицы и тела - это волны де Бройля и, как все волны, имеют длину и частоту. Волны де Бройля иногда интерпретируются как волны вероятности, но вероятность - это чисто математическое понятие и не имеет никакого отношения к дифракции и интерференции. Сейчас, когда уже стало общепризнано, что вакуум - это одна из форм материи, представляющая состояние квантового поля с наименьшей энергией, отпала необходимость в таких идеалистических интерпретациях. Интерференция - это перераспределение энергии колебаний в среде, поэтому только реальные волны в среде могут создавать дифракцию и интерференцию, что относится и к волнам де Бройля. При этом волн без энергии не бывает, так как любые волны - это распространяющиеся колебания, представляющие перекачку в самой среде одного вида энергии в другой и обратно. При таком физическом процессе всегда происходит потеря энергии волн (диссипация энергии), которая переходит во внутреннюю энергию среды. Волны де Бройля (волны кинетической энергии), так же как и любые волны, со временем теряют энергию, которая переходит во внутреннюю энергию вакуума (энергию флуктуаций вакуума), что наблюдается как торможение тел - эффект "аномалии Пионеров".

Было установлено, что источником аномалии не являются технические аспекты. Например, специалисты из группы Андерсона, которые рассчитывали величину теплового эффекта, заявили, что "вклад тепловой радиации в аномальное торможение "Пионера" должен быть мал", и указали на то, что тепловое излучение уменьшается из-за разрядки батарей, а наблюдаемое торможение "Пионера" - постоянно. Более того, аппараты другой конструкции имеют такую же величину торможения. В попытках же объяснить аномалию тепловыми эффектами просматривается "подгонка" - у одних одни, у других другие результаты расчетов, но в любом случае эти эффекты малы и недостаточны для объяснения. Более точно аномальное торможения описывает формула диссипации (потери) кинетической энергии за один период колебания волны де Бройля, с помощью которой можно рассчитывать космологическое красное смещение и эффект "аномалии Пионеров". Формула является универсальной и подходит для всех тел и частиц, включая фотоны: WT = H0hc/v, где c - скорость света, v - скорость частицы (тела). Например, если частица (тело) массой в 1 грамм (m = 0.001 кг) летит со скоростью 10000 м/c в течение 100 лет (t = 3155760000 сек), то волна де Бройля совершит число колебаний r/λ = vt/λ = tmv2/h = 4.76·1047, соответственно, диссипация кинетической энергии составит WD = (tmv2/h) · (H0hc/v) = H0cvtm = H0cpt = H0crm = 22.7 Дж, где r - пройденный путь r = vt, p - импульс p = mv, λ - длина волны λ = h/mv. При этом скорость снизится до 9997.7 м/с, а "красное смещение" волны де Бройля будет z = (10000 м/c - 9997.7 м/c) / 9997.7 м/c = 0.00023. Из формулы видно, что диссипация кинетической энергии прямо пропорциональна массе и пройденному расстоянию WD = H0crm, а также импульсу и времени WD = H0cpt, - чем больше импульс, тем больше потеря энергии за единицу времени. Например, тело массой в 1 килограмм при прохождении расстояния в 1 метр теряет кинетическую энергию WD = H0crm = 7.2·10-10 Дж. Соответственно, сила сопротивления движению равна FD = H0cm = 7.2·10-10 Н, а величина торможения ap = cH0 = (7.2 ± 0.36)·10-10 м/с2. Такая же величина торможения ap = (8.74 ± 1.33)·10-10 м/с2 (совпадает в пределах погрешности, плюс небольшой вклад тепловой радиации) была получена экспериментально в результате исследования эффекта "аномалии Пионеров". Т.е. формула WT = H0hc/v - рабочая, расчеты совпадают с экспериментальными данными и ей можно пользоваться. При таком торможении ap = cH0 получается, что если тело движется со скоростью 1 метр в секунду, то оно остановится через t = v/cН0 = 44 года, пройдя расстояние r = v2/2cН0 = 700000 км, снижение скорости - 0.02 м/с за год. Фотоны рассчитываются аналогично, но только надо помнить, что потеря энергии не приводит к изменению скорости. Например, потеря энергии фотона ED = H0cvtm = H0tE = zE, где E - энергия фотона, а за один период колебания ET = H0hc/v = H0h = 1.6·10-51 Дж.

Не бывает кинетической энергии без волн де Бройля, поэтому они связаны с любой движущейся частицей, т.е. кинетическая энергия представляет волну де Бройля. У реальных волн де Бройля (не волн вероятности), так же как и у всех физических волн, частота колебаний равна v = v/λ. Энергия волны де Бройля для нерелятивистских частиц W = mv2/2 = hv/2.

Если возникают трудности с определением скорости движения, то достаточно преобразовать формулу, заменив в ней скорость на волну де Бройля: WT = H0hc/v = H0λmc (λ = h/mv). Получается, диссипация кинетической энергии за один период колебания волны де Бройля равна произведению длины волны де Бройля на постоянную Хаббла, массу и скорость света. Т.е. отпадает вопрос относительности движения, достаточно знать длину волны де Бройля. Формулу можно считать точной, так как вычисляется всего один период колебания. То, что в формуле присутствуют только самые необходимые переменные и нет ничего лишнего, указывает на ее фундаментальность. Удивительная по своей простоте формула WT = H0hc/v - это настоящий переворот в представлениях о свойствах физического вакуума. Развеян миф о существовании в вакууме идеальных волн, распространяющихся без диссипации. Это еще раз подтверждает то, что любой идеализм недопустим в науке. Возможно, формула немного опережает свое время, так как, вопреки множеству экспериментальных фактов, еще сохранились предрассудки, что вакуум - это пустота (нет флуктуаций). Физика - это экспериментальная наука, поэтому, независимо от сохранившихся предрассудков, только по совпадению расчетных и экспериментальных данных можно судить, что является истиной, а что ересью. «Истина всегда рождается как ересь, а умирает как предрассудок» (Гегель). Физический вакуум представляет полевую среду, где даже в основном состоянии происходят квантовые флуктуации, их еще называют нулевыми колебаниями поля. Все частицы, а не только фотоны - это возбужденные состояния поля, которые при движении представляют волну. Поэтому волны для всех частиц рассчитываются одинаково: λ = h/p, соответственно, диссипация волн также одинаковая: WT = H0hc/v. Данная формула отражает тот факт, что у всех волн помимо таких свойств как длина, частота и энергия имеется еще и диссипация энергии. Такая, хотя и очень маленькая, потеря кинетической энергии, переходящая во внутреннюю энергию вакуума (энергию флуктуаций вакуума), для космических объектов представляет заметное торможение. Выведенная формула поможет сделать расчеты более точными.

Источник <http://alemanow.narod.ru/theory.htm#massa>