Энергия вакуума – энергия пустоты
«Назревает представление, что вакуум не есть пустота с температурой абсолютного нуля… а есть активная область максимальной энергии доступного нам космоса. То есть, пустоты нет»
Можно ли извлечь энергию из пустоты? Физики лишь недавно поняли, что на самом деле «пустота» вакуума вовсе не пуста. Вакуум, который раньше считали пустым и лишенным всякого вещества, является бездонным источником энергии. На квантовом уровне вакуум не является абсолютной пустотой. Он является «морем» виртуальных частиц, которые постоянно колеблются из виртуального в реальное состояние и наоборот. Откуда же взялась эта «энергия пустоты» — «энергия вакуума»?
Сторонником теории «энергии пустоты» был Никола Тесла, утверждавший, что из вакуума можно извлекать энергию в неограниченных количествах. Ранее ученые полагали, что «энергия пустоты» нарушает первый закон термодинамики (закон сохранения энергии). В настоящее время вопрос об «энергии вакуума» возник в связи с изучением «темной энергии».
Вакуум, разделяющий галактики, является одновременно величайшим резервуаром энергии Вселенной. Количество «темной энергии» в космосе превосходит энергию всех звёзд и галактик. Проанализировав данные со спутника WMAP, учёные пришли к выводу: не менее 74% Вселенной состоит из «темной энергии» — энергии чистого вакуума. «Темная энергия» создает антигравитационное поле, которое расталкивает галактики прочь друг от друга и заставляет их разлетаться с возрастающей скоростью.
Ни одна из теорий не объясняет «темную энергию», хотя имеются экспериментальные доказательства её существования. Вместе с тем, никто не знает, как посчитать «энергию пустоты». Учёные полагают, что это один из важнейших вопросов физики, поскольку ответ на него определит судьбу Вселенной.
По знаменитому уравнению Эйнштейна — E = mc2 — энергия вакуума имеет массу. Это означает, что она оказывает гравитационное влияние на расширение Вселенной. Однако, воздействие энергии вакуума противоположно влиянию обычной материи. Вещество замедляет расширение и может в итоге остановить и обратить его вспять. Энергия вакуума, напротив, ускоряет расширение, как при инфляции.
Ученые считают, что объединяя наблюдения далеких сверхновых и космического микроволнового излучения с данными о распределении вещества во Вселенной, можно определить энергию вакуума и плотность вещества во Вселенной.
В настоящее время учеными ведутся разработки аппарата, развивающего субсветовую скорость на основе реактивного импульса, получаемого при аннигиляции антивещества. Впервые был предложен способ генерации антивещества на борту космического корабля, с использованием вакуума.
В сентябре 2009 года международной группой ученых была начата работа над проектом «Икар» — теоретической разработкой по изучению возможности создания межзвездного космического корабля с термоядерным двигателем, которая впоследствии могла бы лечь в основу проектирования непилотируемой миссии. Проект осуществляется под руководством фонда Tau Zero и Британского межпланетного общества. Работа должна завершиться в 2014 году. Предполагается спроектировать двигательную установку, основанную на термоядерной реакции, и способную обеспечить разгон корабля до 10-20 % от скорости света.
Проектом «Икар» предлагается использование самого энергоёмкого из известных человечеству энергоносителей — антиматерии на основе получения её из вакуума. Проблема в том, что в мире за год вырабатывается всего лишь 10 нанограмм (10−9 грамма) антивещества. Антивещество самая дорогая субстанция на Земле, производство 1 мг позитронов стоит примерно $25 млн.
Ученые подсчитали, что при вступлении во взаимодействие 1 кг антивещества и 1 кг вещества, выделится приблизительно 1,8·1017 джоулей энергии, что эквивалентно энергии выделяемой при взрыве 42,96 мегатонн тротила. Эта энергия позволит разогнать космический корабль до субсветовых скоростей. Физики считают, что всего лишь 4 мг позитронов будет достаточно, чтобы доставить корабль на Марс всего за несколько недель. Антивещество способно высвободить примерно в миллиард раз больше энергии, чем обычное ракетное топливо.
Уфологи полагают, что быстрое и бесшумное движение НЛО обеспечивается благодаря использованию инопланетянами энергии из физического вакуума. Некоторые ученые утверждают, что использование таких энергоносителей как антиматерия, на основе получения её из вакуума, сделает возможным путешествие к звезде и обратно на протяжении одной человеческой жизни.
Космический зонд Вояджер — 1 (запущен в 1977г.) только сейчас достигает края Солнечной системы, несмотря на то, что движется на третьей космической скорости. На 5 июля 2012 года Вояджер — 1 находился на расстоянии 18,124 млрд. км от Солнца. С такой скоростью зонду понадобилось бы 70 тыс. лет, чтобы достичь ближайшей звезды. Единственный источник энергии, который смог бы обеспечить движение космического корабля к звёздам и обратно в «разумные» сроки — это антиматерия.
Через 10 млрд. лет погибнут и Солнце, и галактика Млечный Путь. Наше Солнце, исчерпав запасы водородно-гелиевого топлива, сожмется и превратится в крохотный белый карлик, постепенно звезда остынет, и со временем, от нее в космической пустоте останется только черный ком ядерного шлака. Галактика Млечный Путь столкнется с соседней, гораздо более крупной, галактикой — туманностью Андромеды. Спиральные рукава Млечного Пути будут оторваны, и наше Солнце, вполне возможно, будет вышвырнуто в пустоту космоса. Черные дыры в центрах обеих галактик, в конце концов, столкнутся и сольются воедино.
Человечество должно когда-нибудь покинуть Солнечную систему и переселиться к соседним звездам. Остается вопрос: как туда попасть? Возможно, разгадать загадку «пустого» вселенского пространства – вакуума?
