Знание-сила, 2000 № 05-06 (875,876)

В таких жидкостях могут возникать и распространяться волны — подобно тому, как в обычных жидкостях возбуждаются и бегут волны звука. С точки зрения квантовой механики, свет, звук и вообще любое волновое движение — это поток квантов, минимальных порций энергии, во многих отношениях ведущих себя как частицы. Это относится и к волнам в электрон-магнитных жидкостях. Замечательной особенностью их квантов является то, что те ведут себя как частицы с дробными электрическими зарядами. Они-то и проявляются в опытах со скрещенными токами.

Значение открытия нового вида материи — квантовых жидкостей различных типов — выходит далеко за рамки эффекта Холла. Это только одно из их проявлений. К тому же квантовую жидкость лишь приближенно можно «оторвать» от «жидкостей» многообразных виртуальных конгломератов, из которых состоит вакуум. Влияние связей с вакуумными жидкостями должно проявиться в более тонких «холловских эффектах». Не зря в решении Нобелевского комитета о присуждении премии за исследования эффекта Холла подчеркивается, что их результаты открывают пути для принципиально новых физических концепций.

Непустая пустота

И вправду, в природе, пожалуй, нет ничего более таинственного и противоречивого, чем вакуум. Мы уже давно отказались от мысли, что это — всего лишь абсолютная, ничего не содержащая пустота. Наоборот, и теория, и опыт убеждают нас в том, что вакуум — одна из разновидностей материи, пульсирующая подобно живой ткани, со сложнейшим метаболизмом глубинных процессов и огромными запасами скрытой в его недрах энергии. И вместе с тем — материя неощутимая, внешне неизменная, не оказывающая никакого сопротивления движению тел — бесплотное ничто! Можно думать, что именно тут, в свойствах вакуума, таятся ответы на вопрос, почему наш мир таков, каким мы его видим, — с известной нам, а не какой-то иной скоростью света, с наблюдаемыми значениями зарядов и масс частиц.

Гипотеза о том, что вакуум представляет собой нечто вроде квантовой жидкости — сверхтекучей, несжимаемой, как все известные нам ее типы, и потому не мешающей движению погруженных в нее тел, — имеет немало сторонников. Не исключено, что вызывающие наше удивление дробнозаряженные кварки — всего лишь кванты вакуумных волн, и весь наш мир — всего только сложное, многоэтажное возбуждение его вакуумной первоосновы? Вспомним описанный в знаменитом романе С. Лема океан Солярис. Он вскипал и лепил из своей пены сложные объекты. Вполне возможно, что наш мир — тоже что-то вроде заполняющего все пространство кипящего и застывающего в различных формах океана вакуумной пены и жилкисти.

Несмотря на фантастичность подобной картины, в ней много разумного. В свойствах конденсированных сред — жидкостей и твердых тел — действительно прослеживается много общего со свойствами вакуумной среды. Например, под действием электромагнитны]; сил вакуум поляризуется — изменяется вдоль направления поля. Это сказывается на свойствах атомов и проявляется в опытах. Гипотеза о существовании вакуумных частиц хигссонов, нужных для того, чтобы свести концы с концами в физике элементарных частиц, пришла из теории сверхпроводимости… И, наверное, совсем не случайно, что математический аппарат, используемый для описания связанных с вакуумом процессов, удивительно похож на тот, что применяется для расчетов свойств диэлектриков и металлов. А ведь, как это доказывает история физической науки, уравнения часто «видят» то, что еше долго остается скрытым от глаз их создателей.

Нужно сказать, что идея построить мир из невидимого «вакуумного вещества» не нова. Первым ее высказал английский физик Поль Дирак. Он предложил считать пространство целиком заполненным электронами, а дырки в этой отрицательно заряженной среде рассматривать как положительно заряженные частицы. Такая картина, дополненная отрицательно заряженными антипротонами, положительными протонами и другими обнаруженными в опытах частицами, была нужна ему для интерпретации выведенного им уравнения и долгое время использовалась физиками. Однако она слишком упрощена и не учитывает взаимодействий вакуумных частиц. Образно говоря, это — картина «мертвой» среды, состоящей из отдельных несвязанных между собой «бусинок».