Следуя нашим рассуждениям можно высказать предположение, гипотезу, что вакуум это пустое пространство наполненное материальной средой. Присутствие пустого пространства хорошо согласуется с всеобщим законом природы единства и борьбы противоположностей. Иначе, если в природе существует материя, то этот факт следует идентифицировать с явлением, которое обеспечивается борьбой, как минимум, двух противоположностей – материальной и нематериальной. Именно в единстве этой борьбы и проявляется действие, указанного выше всеобщего закона. Таким образом, если в мире имеет место материальная среда – вакуум, то должно присутствовать и не материальное пространство. Кстати, упреждая наше изложение, отметим, что на границе перехода от материи к нематериальному пространству и возникают различные формы ее движения.
Эту гипотезу представления вакуума как материальной среды следовало бы «заземлить», попытаться доказать ее адекватность Природе на примерах общеизвестных явлений. При этом не будем ориентироваться на те доказательства, которые традиционны в физике и, которые требуют тонких экспериментов, уникальных приборов для их проведения. В данном случае речь идет об эффектах Казимира и Лемба-Резерфорда, или опыте Майкельсона–Морли. Тем более эффект Лемба-Резерфорда современные физики объясняют неверно, ориентируясь на мистику квантовой механики, а опыт Майкельсона–Морли просто не выполним в земных условиях, поскольку гравитационное поле Земли увлекает своим движением и окружающий ее вакуум.
Итак, согласно нашей гипотезе вакуум есть материальная среда, помещенная в пустое пространство. Тогда возникает вопрос, из какой материальной субстанции она состоит? Ответ на него попытаемся получить с помощью метода черного ящика, который предполагает познание материального объекта (в нашем случае вакуума) путем изучения его реакции на материальное воздействие – материальный раздражитель. В качестве такого раздражителя, в нашем случае, не должно выступать вещество, поскольку оно воздействует только на себе подобное представление материи, т.е. вещество, которого в чистом вакууме по определению не должно быть. Таким образом, воздействуя на вакуум вещественным раздражителем, мы не можем получить какой либо от него реакции. В те времена, когда под материей понималось только вещество, «молчание» вакуума на вещественный раздражитель невольно приводило нас к выводу, что мы имеем дело не с материальной средой, а с пустым (не материальным) пространством. Отсюда следует, что для обнаружения вакуума как материальной среды методом «черного ящика» необходимо искать другую не вещественную форму существования материи и с ее помощью воздействовать на вакуум.
Общеизвестно, что в вакууме свободно распространяется свет, или иначе – явление электромагнитной волны. Из этого можно предположить, что электромагнитные колебания отражают одну из сущностей материи в вакууме, и тогда логично было бы связать их с поставленной нами задачей материального воздействия на вакуум и получения ответной реакции. Попытаемся решить эту задачу.
Для чего в своих исследованиях будем опираться на всеобщий закон Природы, согласно которому материя на различных пространственных и временных уровнях ведет себя в повторяющихся формах. В нашем случае форма существования материи на вещественном уровне, ее особенности, должна повторяться и на измельченном уровне вакуума. Учитывая эту особенность закона, предположим, что самые общие свойства вещественных однородных, сплошных сред (газообразных, жидких и твердых), с которыми приходится сталкиваться человеку на Земле, присущи и вакууму, как материальной среде. Анализируя всевозможные формы движения в отмеченных выше вещественных средах, можно заметить, что они легко могут быть сведены путем суперпозиции к двум видам движения – колебательному и поступательному. Допустим, что эти формы движения имеют место и в вакууме, но только уже не над вещественными формами материи (газообразным, жидким и твердым веществом), а в материальных сгустках, из которых он состоит. Покажем правомочность такого допущения.
Колебательное движение в вещественных средах всегда представлено процессом, называемым волной. Что касается вакуума, то в нем в качестве колебательного движения можно рассматривать уже отмеченную ранее электромагнитную волну – фотон, физику которого в отличие от традиционного представления его в виде некоего импульса, корпускулы, частицы, будем рассматривать как состояние среды. Таким же образом в наших исследованиях выглядит и поступательное движение. Итак, введем следующие определения.
Определение 1. Волновое состояние материальной среды это параллельно-последовательный процесс распространения гармонического колебания физического состояния отдельного участка среды, на другие ее участки.
Определение 2. Поступательное движение есть состояние материальной среды, при котором содержимое отдельного ее участка, либо участка иной среды, помещенной в нее, поступательно перемещается в пространстве среды.
В отмеченные выше состояния нетрудно привести вещественную среду. Действительно, брошенный предмет в воду вызывает на ее поверхности волновое состояние. В аналогичное состояние приходит и воздушная среда, возмущенная колебаниями камертона. Также можно привести вещественную среду и в поступательное движение (состояние), смещая ее часть в пространстве.
Покажем, что вакуум как материальная среда имеет те же состояния, что и вещественные среды – волновое и поступательное. Для этого поместим работающий генератор электромагнитных волн в вакуум. Если его частота находится в диапазоне видимого излучения, то вакуум от полученных волн «засветится». Такое понимание волнового состояния вакуума используем в качестве гипотезы. Попытаемся доказать ее правдоподобность, а именно, что электромагнитная волна в вакууме это не материальная частица, а его состояние, и заодно заметим, что именно распространение электромагнитной волны в вакууме и есть его реакция на наше воздействие. Доказательство будем обосновывать на том, что гипотетическое электромагнитное состояние вакуума характеризуется свойствами, которые также присущи для всех материальных сред, находящихся в волновом состоянии.
Известно, что для каждой из газообразных, жидких и твердых сред вещества (как мы условились – однородных и сплошных), находящихся в волновом состоянии, имеет место постоянство скорости распространения волнового фронта, т.е. для каждой такой среды скорость распространения конкретной волны всегда постоянна. Для воздуха скорость звука постоянна и колеблется в пределах 330 м/с, в зависимости от его влажности, давления, процентного соотношения составляющих газов и т.п. Ультразвук в воде распространяется со скоростью порядка 1430 м/с, в меди – 3910 м/c, в алюминии – 4880 м/c. Если вакуум – материальная среда, а прохождение в нем электромагнитной волны – его состояние, то и для него скорость распространения электромагнитной волны тоже должна быть постоянной. Действительно эта скорость равна известной константе 299 792 458 ± 1,2 м/c. Кстати, опережая наши исследования, отметим, что вода, стекло, как и любое вещество, содержат в себе вакуум, плотность которого существенно превышает плотность вакуума вне вещества. Такое уплотнение вакуума в веществе замедляет скорость распространения света. Так в воде скорость света существенно уменьшена и имеет постоянную величину » 224844750 м/c., а в стекле она равна всего лишь 200 000 000 м/с.
Рассмотрим еще одно свойство, которое тоже присуще материальной среде, находящейся, и в волновом состоянии, и состоянии поступательного движения. Обратим внимание на то, что любое перемещение вещества в среде со скоростью, превышающей скорость распространения волны в ней, вызывает возмущение среды, приводя ее в волновое состояние, т.е. в среде появляется волна. Например, если на водной поверхности лодка движется со скоростью, превышающей фазовую скорость «поверхностной» волны, то она оставляет после себя след в виде волны. В противном случае, когда фазовая скорость не превышается, то за лодкой на водной глади волны не будет. Второй пример относится к газообразной среде. Так, движение самолета в воздухе со скоростью меньшей звуковой не сопровождается генерацией звука, исключая шум работы двигателя. Как только его движение превышает звуковой барьер, то вслед за этим возникает звуковая волна, генерируемая фюзеляжем, крыльями – всеми частями самолета. Кстати, первые покорители сверхзвуковой скорости в авиации не понимали почему, испытуемый ими самолет при достижении околозвуковой скорости входит в колебательное состояние, которое очень часто граничит с его разрушением. Они не догадывались, что в этом случае корпус начинает излучать звуковую волну, и чтобы она его не разрушила – авиаконструктор должен поработать не столько над «геометрией» обтекаемости корпуса (уравнения Навье Стокса) сколько над конструкцией самолета с учетом характера возникающих звуковых колебаний.
Не менее интересным является пример поступательного движения заряженной частицы в вакууме. В тридцатые годы прошлого столетия в одном из институтов АН СССР был обнаружен эффект, согласно которому частица электрического заряда излучает свет, если ее скорость движения превышает фазовую скорость света в веществе. Например, если в воде она движется со скоростью большей чем 224844750 м/c. (скорость распространения света в воде), то за ней появляется световое излучение. Это явление получило название эффекта Черенкова-Вавилова. Другими словами, и в вакууме движение тела (заряженной частицы) со скоростью, превышающей скорость распространения волны (электромагнитной), вызывает появление волны. Таким образом, эффект Черенкова-Вавилова проявляет вакуум как материальную среду.
Вместе с тем, анализ, рассмотренных выше примеров генерирования волн в различных, по своей природе, средах, позволяет сделать вывод, что эффект Черенкова-Вавилова присущ не только вакууму и электромагнитным явлениям, что он имеет место также и для механических колебаний в вещественной среде. То есть, если в любой среде имеет место поступательное движение, превышающее скорость волны, колебаниями в которой есть частицы подобные тем, что участвуют в поступательном движении, то вслед за движущимся предметом возникает волна.
Еще одним доказательством того, что распространение электромагнитных волн в вакууме есть такое же его состояние, как и волновое состояние вещественных сред, является еще и то, что при реакции вакуума на возмущение приведенным выше способом возникают волны такой же формы, как и в воде и воздухе. Например, в случае с превышения телом скорости звука в воздухе возникает конусной формы ударная волна (конус Маха). В таком же конусном виде происходит излучение Черенкова-Вавилова вслед за движением заряженной частицы. Рассмотренное выше движение лодки на водной поверхности оставляет волновой след, который является сечением этой поверхности с тем же конусом, т.е. его часть.
Приведем еще один пример преобразования поступательного в волновое движение, которое присуще всем материальным средам, в том числе и вакууму. Известно, что, при ускорении заряженной частицы, в вакууме происходит генерирование электромагнитных волн. Аналогичное явление имеет место и для механических волн. Во время ускоренного движения самолета (при так называемом форсаже самолета) его корпус, как и в случае с ускорением частицы, излучает волны, но, при этом, естественно, звуковые.
Итак, из рассмотренных выше примеров следует, что в вакууме, как и в других средах, скорость распространения фронта его волнового состояния является постоянной величиной. В вакууме, как и в любой среде, работает эффект Черенкова-Вавилова. Кроме того, общим свойством вакуума и известных сред является, еще и то, что в них, «рожденные» волны при этом эффекте имеют одинаковую форму. В вакууме, как и в других средах, возникает волна, если частица (вещество) движется с ускорением. И это, по-видимому, не единственные общие свойства вакуума с другими вещественными средами. Таким образом, можно с определенной уверенностью утверждать, что гипотеза о вакууме как о материальной среде весьма правдоподобна, т.е. и как газ, и жидкость, и твердое вещество, вакуум тоже представляет собой материальную среду, а электромагнитная волна в нем есть не что иное, как его состояние.
Следует также подчеркнуть, что любая гипотеза, на которой строится модель, отображающая исследуемую нами материальную среду, остается всегда гипотезой. Правдоподобность ее, согласно гносеологическому методу исследований, может быть доказана в пределе бесконечной последовательности доказательств. Одним из таких доказательств есть проверка адекватности Природе, построенной на этой гипотезе модели существования материи в виде вещества. В дальнейших наших исследованиях покажем, что наша модель с большой точностью отвечает такой адекватности.
Подводя итоги приведенных выше исследований, заметим, что распространение эффекта Черенкова-Вавилова на любые материальные среды позволяет увидеть в нем не просто эффект, а закон Природы превращения поступательного в волновое движение. Более подробно этот закон и его теоретическое обоснование будут рассмотрены при исследовании нашей модели физического вакуума. Кроме того, согласимся также и с тем, что постоянство скорости распространения фронта волны в любой материальной среде, является законом Природы. Отсюда известное постулирование постоянства скорости света А. Эйнштейном, в этом случае, теряет свой смысл, поскольку Природа это постоянство скорости «ввела» в ранг закона.