В научной литературе прочитал про физический вакуум или как его еще называют - вакуум Дирака, в котором рождаются и "умирают" электрон-позитронные пары частиц. Сам же вакуум представляет собой некоторое латентное (скрытое) состояние электронов и позитронов. В среднем физический вакуум не имеет ни массы, ни заряда, ни каких-либо других физических характеристик. Однако в малых пространственных областях (порядка 10 в -33) вакуума значения физических характеристик могут стать отличными от нуля - на малых расстояниях вакуум спонтанно флуктуирует. В вакууме постоянно происходят процессы рождения и уничтожения частиц и античастиц разного сорта(виртуальные частицы).
При движении частицы, например электрона в физическом вакууме, вокруг него возникает как бы "шуба" из виртуальных позитронов и в таком случае заряд электрона экранируется, т.е. является бегущей константой. Виртуальные частицы – возникающие в вакууме и при столкновениях или распадах элементарных частиц - короткоживущие ненаблюдаемые частицы. При столкновениях (распадах) элементарных частиц виртуальные частицы играют роль переносчиков взаимодействий. Взаимодействия и взаимные превращения частиц в квантовой теории описываются как рождение или поглощение свободной частицей виртуальных частиц.
Так, например, электрон рождает и поглощает виртуальные фотоны.
Проявление виртуальных частиц можно обнаружить по эффекту Казимира.
Его сущность заключается в следующем,между двумя параллельными зеркальными пластинами в вакууме, вследствие флуктуаций электромагнитного поля, возникает сила притяжения. Давление флуктуаций поля снаружи пластин (красные стрелки) оказывается больше давления между пластинами (зелёные стрелки). Сила притяжения, называемая силой Казимира, прямо пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна 4-й степени расстояния между ними.
Хендрик Казимир работал в Philips Research Laboratories в Нидерландах, занимаясь изучением коллоидных растворов — вязких веществ, имеющих в своём составе частички микронных размеров. Один из его коллег, Тео Овербек (Theo Overbeek), обнаружил, что поведение коллоидных растворов не вполне согласуется с существующей теорией и попросил Казимира исследовать эту проблему. Вскоре Казимир пришёл к выводу, что отклонения от предсказываемого теорией поведения может быть объяснено, если учитывать влияние флуктуаций вакуума на межмолекулярные взаимодействия.
Это и натолкнуло его на вопрос, какое воздействие могут оказать флуктуации вакуума на две параллельные зеркальные поверхности, и привело к знаменитому предсказанию о существовании между последними притягивающей силы.
Расстояние, на котором она начинает быть сколько-нибудь заметной, составляет порядка нескольких микрон. Однако, будучи обратно пропорциональной 4-й степени расстояния, она очень быстро растёт с уменьшением последнего. На расстояниях порядка 10 нм — сотни размеров типичного атома — давление, создаваемое эффектом Казимира, оказывается сравнимым с атмосферным.
Так вот возникает интересный вопрос а приемлим ли закон сохранения энергии к этим явлениям физического вакуума, ведь появление виртуальных частиц должно требовать затрат энергии по уравнению Энштейна E=mc2 и откуда эта энергия вообще берется?
---------------------------------------
В вакууме, заключенном в объеме обыкновенной
электрической лампочки, энергии такое большое
количество, что ее хватило бы, чтобы вскипятить
все океаны на Земле.
Р. Фейнман, Дж. Уилер