Космологічне Ніщо часто ототожнюють з квантовим вакуумом, найнижчою щільністю енергії та матерії у Всесвіті.
Математично перед нами - “чисте” флуктуаційне поле віртуальних частинок, які з'являються та зникають внаслідок квантової невизначеності. А термін “Космологічне Ніщо” протиставляють “Космологічному Дещо”, спостережуваної матерії-енергії. В широкому сенсі — великим структурам доступного нам Всесвіту.
Відтак виникає проблема трансформації небуття в буття, від того, що можна тільки порахувати до того, що дозволяє себе виміряти.
Але фізик не математик. Будь-які цифри мають бути прив’язані до гіпотетичного “дещо”, навіть якщо це — формально — “ніщо”.
Питання в тому, чи може Ніщо рухатися зі швидкістю світла або відносно космологічного Щось. Деякі фізики припускають, що це можливо, адже квантовий вакуум не має ні інерції, ні маси. А отже, не має обмежень на свою швидкість.
Квантово-релятивістський сценарій походження Всесвіту
Джеймс Гартл з Університету Санта Фе пропонує сценарій походження Всесвіту, де намагається поєднати квантову механіку та принципи загальної теорії відносності.
Ідея американського фізика в тому, що від початку існував квантовий вакуум, який перебував у стані суперпозиції різних геометрій відносно Великого вибуху. Точніше кажучи, був первинний стан “щось” до моменту розширення і космосу (не-вакууму) та матерії в цілому.
Перебування у суперпозиції означає, що Ніщо може набувати нескінчених форм і розмірів, “моделювати” простір і час, а також переходити між ними за допомогою квантових стрибків, які самі по собі є раптовими й випадковими змінами стану квантової системи.
Деякі з таких квантових стрибків, можливо, пов'язані з перевищенням швидкості світла, що зазвичай забороняється теорією відносності, але дозволяється квантовою невизначеністю.
Колись — умовно кажучи, 13,8 мільярда років тому - один із таких квантових стрибків спровокував Великий вибух, породивши наш спостережуваний нами Всесвіт.
Інакше кажучи, Великий вибух був моментом, коли простір і час вийшли з-під “контролю” квантового вакууму і набули дуже гарячого і щільного стану. Згодом — ми не знаємо, через скільки, тому що часу в сучасному розумінні “тоді” не існувало — вони почали розширюватися та охолоджуватися. Виникають початкові умови для формування матерії, енергії, випромінювання. З'являються перші космічні структури, а час дозволяє їм існувати “незалежно” один від одного.
Вакуум Фейнмана
Річард Фейнман, нобелівський лауреат з фізики, ще в 1965 році прочитав лекцію "Характер фізичного закону", де обґрунтував ідею “найнижчого” вакуума-енергії.
За його логікою, вакуум — це не статична або порожня сутність, але динамічна й вкрай складна система, яка містить в собі всі віртуальні частинки та поля, що флуктують через квантову невизначеність.
Т
акі флуктуації створюють хвилі в просторі та часі, а ми інтерпретуємо їх як “реальні” частинки та вимірюємо у звичний для нас спосіб — за допомогою тривимірної перспективи.
Фейнман також стверджував, що вакуум має деякі властивості, які не залежать від обраної дослідником системи відліку — густина енергії та тиск існують об’єктивно, незалежно від спостерігача.
Далі Фейнман обговорює, яким чином рухається вакуум і як він досягає швидкості світла. За логікою фізика, це можливо, але тільки відносно іншої системи або спостерігача.
Таким чином зберігається базовий принцип спеціальної теорії відносності: ніщо не рухається швидше за швидкість світла у вакуумі, який сам по собі є універсальною константою.
Щоправда, цей принцип застосовується лише до матерії та енергії, які мають масу та інерцію, а вони, своєю чергою, виконують роль міри опору руху.
Однак вакуум, як ми писали вище, не має ні маси, ні інерції, а отже, не має обмежень на свою швидкість. Тоді виникає логічне питання: а ми взагалі здатні зафіксувати швидкість, більшу, ніж швидкість світла? Звичайно, теоретично не обмежуваючи себе постулатами теорії відносності.
Світовий конус як межа нашого пізнання
І тут, власне кажучи, виникає не стільки фізична, скільки світоглядна та інженерна проблема. Ми виходимо з аксіоми, що матеріальний світ існує лише в межах “світлового конуса”. Тобто все, що ми виміряємо, ми сприймаємо завдяки світлу.
Ніщо не існує за межами світла, а тому вакуум не може існувати, хоча Ніщо проявляється саме там, де існують лише квантові флуктуації. Відповідно, Ніщо сприймається виключно як гіпотетична математична конструкція, вірогідність-можливість простими словами.
А якщо матерія знаходиться лише у світловому конусі, ми будуємо наші прилади тільки таким чином, щоб вони сприймали доступні світлу речі та випромінювання відомої нам довжини.
Ми технічно (й фізіологічно) не можемо сприймати швидкість більшу за світову. Або речі, які змогли подолати (гіпотетично) світловий бар'єр. В тому сенсі, що вони наближені до стану сингулярності — бо з наших космологічних моделей виходить, що для цього необхідна нескінчена маса та енергія.. або відсутність маси, як у світла.
Але якщо прилади побудовані за електромагнітним принципом, то вони й не можуть сприймати “щось” поза межами світла, поза швидкість світла. Нагадаємо: прилади самі по собі мають масу, а тому вони обмежені фізикою навколишнього середовища.
Тим більше, що ми не знаємо, що таке маса (дивиться тут), а великий Ейнштейн обмежує нас космологічним релятивізмом:
E=MC2
Відкинемо математичний погляд на цю геніальну формулу і дивимосьна неї з точки зору фізика: лівий член вказує на присутність деякої енергії (світла?). Правий член описує... “ідеальний” імпульс, адже C — швидкість і тільки швидкість, в такому випадкумаксимальна швидкість світла.
Тобто енергія тотожна імпульсу, енергія і є імпульс. Але чого? Невже Ніщо?
