Комиссия по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований РАН - В защиту науки

Здесь имеется в виду именно инертная масса. Для всех обычных тел она отлична от нуля. Инертная масса единицы объёма тела равна — по общему определению — сумме плотности энергии тела и давления в нём, делённой на квадрат скорости света. Но как мы помним, давление вакуума есть его плотность энергии со знаком минус. Из этого вытекает, что сумма, дающая инертную массу, обращается для вакуума в нуль. Но тогда выходит, что любая сила, приложенная к вакууму, тоже равна нулю.

В физике известен и еще один род массы — это пассивная гравитационная масса. Она фигурирует в законе тяготения Ньютона. Это масса, которая «чувствует» поле тяготения, создаваемое всеми остальными телами. Ещё Галилею было известно, что пассивная гравитационная масса всегда равна инертной массе. Именно поэтому все тела движутся с одинаковым ускорением в поле тяготения Земли. Равенство этих двух масс составляет содержание универсального принципа эквивалентности, который действует в механике Ньютона и полностью сохраняет свою силу в общей теории относительности. Применительно к вакууму эквивалентность означает, что его пассивная гравитационная масса равна нулю, как и его инертная масса. Поэтому вакуум — и только он один — не «замечает» никаких полей тяготения, ни чужих, ни своего собственного.

Мы уже упоминали выше об эффективной гравитирующей плотности. Ей отвечает масса третьего рода, которая называется активной гравитационной массой, т. е. массой, не чувствующей, а создающей тяготение. Эффективная плотность — это активная масса, приходящаяся на единицу объема. Как мы знаем, для вакуума эффективная плотность отрицательна. Значит, и активная гравитирующая масса вакуума отлична от нуля и отрицательна. Для обычных тел вокруг нас все три рода массы одинаковы и неразличимы, так что можно говорить просто о массе тела во всех трех случаях.

Что же происходит с пространством-временем мира, когда в нём начинает доминировать вакуум? Если пренебречь влиянием всего не-вакуумного вещества, то только вакуум и будет определять тогда свойства пространства-времени. Как мы знаем, плотность и давление вакуума не меняются со временем. С вакуумом вообще ничего не происходит, он всюду и всегда один и тот же. Но раз неизменный вакуум, и только он, определяет свойства пространства-времени, то и само пространство-время всюду и всегда должно быть одним и тем же. Это означает, что мир, в котором безраздельно господствует вакуум, должен быть неизменным во времени, статичным. В полном соответствии с этим рассуждением космологическая теория Фридмана (а в ней с самого начала учитывалась возможность существования вакуума, представляемого космологической константой) описывает мир вакуума как мир статичный и неизменный. Но каким образом происходит это превращение мира подвижного и расширяющегося в мир неподвижный? Как из мира исчезает эволюция? Ведь разбегание галактик в нём продолжается… Да, галактики удаляются друг от друга в мире вакуума и притом со всё возрастающими скоростями. Но чем быстрее они разбегаются, тем меньше плотность их общего распределения, и, значит, тем слабее их влияние — через их собственное тяготение — на свойства пространства-времени. А влияние вакуума — через его антитяготение — становится тем временем всё более и более сильным. В итоге галактики, да и вообще всё не-вакуумное вещество, оказываются в мире, свойства которого как целого определяются не ими, а вакуумом. Так эволюция мира в целом затухает, его пространственно-временной каркас застывает и остается «замороженным» навсегда. Можно сказать, что чем сильнее разгоняется космологическое расширение под воздействием антитяготеющего вакуума, тем ближе наш четырехмерный мир к абсолютной статике, неизменности и полному покою.

В таком мире все события, т. е. четырехмерные точки, неразличимы, а это означает, что в нём нигде ничего не происходит, и потому этот мир вечен и неизменен как целое. Такой мир напоминает статический мир модели Эйнштейна. Но в модели Эйнштейна покой достигался равновесием тяготения вещества и антитяготения вакуума. В мире вакуума такого равновесия нет: антитяготение вакуума ничем не уравновешено и тем не менее этот мир тоже находится в покое.

Оказывается, что покой не обязательно предполагает равновесие сил — если речь идёт о вакууме, это необязательно. Будучи сам неизменным, он делает и мир неизменным — в отсутствие других сил.

О свойствах вакуума Эйнштейна-Глинера, о всемирном антитяготении можно было бы и еще немало рассказать. Но пора, кажется, задать главный вопрос:

Что же такое вакуум Эйнштейна-Глинера с точки зрения фундаментальной физики? Из чего он состоит? Какова его микроскопическая структура? Приходится сразу признать: об этом ничего достоверно пока не известно. Распространенная точка зрения такова, что хотя этот новоявленный вакуум и называют космическим, это тот же вакуум, что и в атомной физике и микрофизике, где он давно известен. В физическом вакууме разыгрываются взаимодействия элементарных частиц. Физический вакуум представляет собой (как уже сказано) наинизшее энергетическое состояние квантовых полей; он непосредственно проявляется экспериментально. В экспериментах его присутствие несомненно; но при этом плотность энергии вакуума ускользает от измерения. Последнее далеко не случайно. Принципиальное обстоятельство состоит в том, что во всех — кроме тяготения — физических взаимодействиях проявляется только разность энергий физической системы в различные моменты времени и/или в различных точках пространства, но не вся величина энергии в данном состоянии физической системы. Лишь тяготение (гравитация — его синоним) реагирует на саму энергию целиком, всю её, а не на её разности.

Но если не учитывается гравитация, то и само понятие энергии оказывается в теории неполным. Дело в том, что без гравитации уровень, от которого отсчитывается энергия, остается произвольным. Но это ничему не мешает. Что принять за нулевой уровень энергии? Да что хотите, если у вас не рассматривается тяготение. При этом результат расчета любых измеряемых физических величин не должен зависеть от принятой калибровки энергии.

Так и обстоят дела в электродинамике и физике ядерных взаимодействий (сильного взаимодействия и слабого). Это относится также и к вычислению энергии вакуума. То обстоятельство, что при расчётах вакуума в квантовых полях его плотность энергии формально оказывается бесконечной, никого не пугает — эту бесконечность можно приравнять нулю, т. е. выбрать её за уровень, от которого отсчитывается энергия.

Но когда на сцену выходит тяготение, неполнота теории немедленно обнаруживается. Гравитация чувствует всю энергию, как мы сказали. Поэтому нулевой уровень энергии оказывается в этом случае не условным, а безусловным и абсолютным. От него и нужно отсчитывать все энергии, и в том числе энергию физического вакуума. Однако теория не говорит нам, как это следует сделать. Фундаментальная теория не смогла предсказать значение плотности космического вакуума. Даже сейчас, когда величина плотности уже измерена астрономами, теория не в состоянии вычислить её значение "из первых принципов". Это не случайное обстоятельство, причина кроется в нынешнем состоянии фундаментальной физики.