Можно ли получить что-то ни за что?

Starts with a bang!

2 февраля 2011 года

"Создается из ничего. Если вы пытаетесь что-то создать из чего-то, вы только меняете что-то. Поэтому для того, чтобы что-то создать, сначала вы должны создать ничто." - Вернер Эрхард (Werner Erhard)

Одна из самых старых аксиом существования - из ничего нельзя получить что-то. Так вам скажет миллион вебсайтов.

И, в основном, когда люди приводят это как аргумент, как попытку доказать существование Бога и недостаточности гипотезы Большого Взрыва как причины существования Вселенной.

(Image credit: chaospet.)

Давайте подойдем к этому вопросу настолько серьезно, насколько можно. (Я имею в виду - физически а не философски или теологически) Можно ли получить что-то из ничего? И если да, что именно можно получить, а что- нет?

 (прим перев - это не проблема форматирования, здесь действительно просто черный квадрат)

Во многих смыслах - да, можно. В действительности, иногда этого даже не избежать! (Хотя вы необязательно получите то, чего хотите.)

К примеру, возьмем пустой ящик - как показано сверху. В идеале - там абсолютный вакуум. Так что в этом ящике?

Вы думаете - ничего? Ну вот оказывается, что пустое пространство на самом деле не совсем пусто.

Одно из следствий Принципа Неопределенности Гейзенберга - вы можете знать квантовое состояние энергии только ограниченный промежуток времени -- что значит, что если вы говорите о действительно коротких интервалах времени, существуют большие неопределенности в энергии системы. В течение достаточно коротких интервалов времени энергии становится так много, что начинают образовываться и исчезать пары частица-античастица!

"Это безумие," скажете вы. "Докажите!"

И доказали.

Возьмем две одинаковые незаряженные металлические пластины и поместим их близко друг к другу. Флуктуации вакуума между пластинами приводят к возникновению давления, толкающего пластины друг к другу, и это не гравитационная и не эелектромагнитная сила, но сила, возникающая в самом пустом пространстве.

Этот эксперимент - впервые проведенный в 1948м, но с тех пор повторенный много раз и в разных условиях - был убедительным успехом, имевшим далеко идущие, самые фантастические последствия.

Черные дыры испаряются! (Image credit: thinkquest.)

Пространство около черной дыры, так же как и везде в космосе, конечно, наполнено парами частица-античастица. Но создание пары частиц вблизи горизонта событий приводит к тому, что одна из них может упасть в черную дыру! Другая же, может вылететь в открытый космос, унося с собой совершенно реальную порцию энергии. Такие летящие частицы называются излучением Хоукинга.

И они дают зерна всей существующей структуры Вселенной!

На этапе инфляции Вселенной, когда она расширяется экспоненциально (до Большого Взрыва) эти квантовые флуктуации также расширяются и вытягиваются во Вселенной - быстрее, чем они могут аннигилировать одна с другой. Эти флуктуации обнаруживают себя как участки с немного большей (для позитивных флуктуаций) или немного меньшей (для негативных) энергией, которые затем вырастают в различные структуры - скопления, галактики, звезды - и области пустоты по мере старения Вселенной.

(Image credit: CLEF-SSH.)

И если начать с достаточной энергией, можно взять все реальные существующие пары материи и антиматерии, и создать больше материи, чем антиматерии, что даст нам Вселенную, в которой мы сегодня имеем что-то, созданное из ничего.

И вот, что мы теперь знаем - действительно можно получить что-то из ничего, хотя и практически и теоретически нельзя сделать определенные вещи - нарушить закон сохранения энергии и заряда, уменьшить общую энтропию Вселенной или определить, откуда же взялась та самая инфляционная Вселенная (все еще!) Но мы определенно можем получить что-то из ничего - квантовая теория не только разрешает, она требует этого, хотя по-прежнему неясно, можно ли получить ВСЕ из ничего. Если мы когда-то это поймем, вы будете среди первых, кто узнает это. Я ЭТО ГАРАНТИРУЮ!