Вакуум

Привет.

Доброго понедельника, подруга и друг. Сегодня хоть и понедельник, но мне не хочется говорить на мистические темы. Может лучше на космические? Тем более что про метафизику и эзотерику вчера говорили. Вроде как в долг. А сегодня, значит, про физику.

Ммм, кофе на лабораторном оборудовании.

Какая же тема?

Пустота.

Сам термин «вакуум», хоть и похож на кваканье лягушек, по факту даже не существительное. На латыни слово vacuum — средний род прилагательного vacuus, пустой. То есть вакуум имеет смысл «пустое», в смысле «пустое пространство».

С другой стороны, наш язык разрешает использовать прилагательные в качестве существительного, например, само слово «русский», которое обозначает в первую очередь «русский человек» и «русский язык». Так что вакуум хоть по факту и прилагательное, но существительное, вот такая двусмысленность.

Задокументированные обсуждения.

Пустоты были аж у эллинов, однако конкретно ноль, то есть математическую абстракцию нуля, использовали даже вавилоняне, к сожалению, их обсуждения не сохранились.

Греки же делились на два лагеря. Демокрит и его братаны, Атомисты, верили, что пустота (по-гречески — кенон) существует, и без пустоты невозможно движение атомов.

Аристотель же и его школа, Перипатетики, утверждали, что природа боится пустоты.

Дискуссии между мужами часто заканчивались побоями и выдранными бородами, греки вообще любили подраться, а кто был прав, до сих пор неизвестно.

Аристотель и Демокрит спорят, является ли палка предметом бесконечным, ибо, как ни крути, конец с началом меняется местами, то есть не существует. Или безначальным. Ведь у палки два конца.

К современному термину

Приложили ручки такие звёзды физики, как Эванджелиста Торричелли, разработчик ртутного барометра, Блез Паскаль, в чью честь названа единица давления, и Отто фон Герике — фашист, который издевался над 16 лошадьми, заставляя их раздвигать Магдебургские полушария. Лучше не гуглить, что это такое.

Смысл определения.

С точки зрения физики, вакуум — это состояние газа, при котором его давление основательно ниже атмосферного. Если говорить проще, это пространство, из которого удалена бОльшая доля частиц этого самого газа.

Важно понимать, что абсолютной пустоты в природе, за исключением, возможно, некоторых квантовых аномалий, не обнаружено. Даже в межгалактическом пространстве есть несколько атомов водорода на кубический метр. Поэтому вакуум — это всегда степень разряженности.

Почему Атомисты были правы.

Абсолютный вакуум на данный момент — это модель, в которой нет ни одной частицы вещества, нулевое давление, отсутствуют электромагнитные поля и гравитация. Это предел, к которому можно стремиться, но которого, вероятно, нельзя достичь. Существует только в формулах и теории. Однако, используя эти формулы и теории, можно рассчитывать реальный мир с каким-то приближением. А значит, гипотетически, идеальный вакуум возможен.

Почему Перипатетики не ошибались.

Как бы инженеры не старались, пока удалось достичь только технического вакуума. Это среда, в которой концентрация молекул настолько мала, что длина свободного пробега частицы, расстояние, которое она пролетает до столкновения с другой частицей, больше размера сосуда. В этом суть технического вакуума: молекулы почти не замечают друг друга и сталкиваются в основном со стенками.

И понятно, что вакуум, в котором НЕТ или только ОДНА молекула, автоматически перестаёт быть вакуумом с инженерной точки зрения. Ведь при отсутствии молекул длина свободного пробега не отличается от размеров частицы, а при одной молекуле ДСП — и вовсе неизмерима.

Какие вакуумы бывают у инженеров.

Низкий вакуум, он же форвакуум, — лампочки накаливания.

Средний вакуум (10 до 0,1 Па) — термосы, молокопроводы.

Высокий вакуум (10⁻⁵ до 10⁻⁷ Па) — электронные микроскопы, ускорители частиц.

Сверхвысокий вакуум (ниже 10⁻⁸ Па) — космос, коллайдеры.

Вакуум может быть полезен.

Хотя казалось, какая польза от ничего.

В вакууме тепло передается только через излучение (инфракрасные лучи) право слово, не обязательно ИК, спасибо Адерин Бран. Конвекция и теплопроводность отсутствуют, так как нет переносчиков — молекул. Именно поэтому двойные стенки термоса не дают кофе остыть.

В глубоком вакууме температура кипения жидкости резко падает. Вода может закипеть при комнатной температуре, если убрать давление. Шаг на пути — попробовать вскипятить воду в высокогорье, она начнёт пускать пузырьки раньше 100 по Цельсию. Используют в сублимационной сушке. Вода уже уходит, а нужное вещество не портится перегревом.

Электрический пробой. В обычном воздухе легко инициировать молнию, но сложно поддерживать. В высоком вакууме всё наоборот, нужно приложить огромное напряжение, зато разряд не гаснет.

Испарение материалов. Даже металлы в сверхвысоком вакууме начинают испаряться, так как ничто не мешает атомам покинуть поверхность. Используя этот эффект, создают сверхтонкие плёнки или очищают от примесей.

Да и в целом современный хайтек не работает без вакуума. Люди такие ушлые, что из пустоты извлекают пользу.

А теперь страшное.

А что, если наш вакуум — не настоящий, а ложный. И где-то есть ещё более вакуумный вакуум.

Ложный вакуум — это внешне стабильное состояние поля, которое выглядит как пустота, но на самом деле таит в себе огромную энергию.

Если представить, что наш космос — это камень на склоне горы. Вроде как он стоит но очень легко может начать падать в состояние с меньшей энергией.

Что это значит для нас?

Если где-то во Вселенной спонтанно родится пузырек истинного вакуума, он начнет расширяться со скоростью света. Внутри этого пузырька изменятся фундаментальные константы — масса электронов, скорость света, сила связей между атомами. Материя в привычном виде просто распадется на субатомные частицы. Это Апокалипсис, после которого мир возникнет совсем по другим законам физики.

Хорошая новость: вероятность такого события ничтожно мала, и если оно и произойдет, мы узнаем об этом только в тот самый момент, когда пузырек нас поглотит. Будет не больно. Наверное.

Как использовать ложный вакуум.

Если вдруг ты разом придумаешь, как создавать такие пузырьки истинного вакуума и мешать их распространению, то получишь генератор, который выдаёт энергию из ничего. И поверь, никакие риски выпустить конец света не встанут между бизнесменом и халявной энергией.