О том, что вакуум - не пустота, а сложная физическая система, лучше всего свидетельствует открытие одного из самых впечатляющих явлений - так называемой «поляризации вакуума», к которому пришла квантовая электродинамика.

Квантовая электродинамика, или квантовая теория электромагнитного поля, - один из сравнительно молодых и наиболее сложных разделов современной физики. Она занимается изучением всевозможных взаимодействий фотонов электромагнитного поля с заряженными частицами.

В вакууме, который рассматривается как особое состояние материи, скрытые не только электроны и позитроны, но и пары «протон-антипротон». Такие пары, если к ним подвести энергию в форме, например, фотонов, реальнее: их можно зарегистрировать.

Если в вакууме покоится заряженная частица-протон, то согласно законам квантовой механики вокруг него будут непрерывно рождаться и уничтожаться электроны и позитроны. Создается своеобразная «плазма» наподобие той, которая возникает в газовом разряде. Поэтому вблизи протона вакуум приобретает суммарный отрицательный заряд, а на большом расстоянии от него - суммарный положительный. В результате заряд протона несколько уменьшается - «экранируется». Это и есть поляризация.

Следовательно, доля, которая оказалась в вакууме, расталкивает вокруг себя заряды, расталкивает «плазму». Именно это обстоятельство и дает возможность наблюдать эффект, о котором идет речь.

Хотя возникают в «плазме» заряженные частицы «живут» только десять в минус двадцать первой степени секунды и наблюдать их нельзя, свойства электронного поля вблизи протона, как уже говорилось, изменяются. Это явление можно наблюдать экспериментально. Однако расчет величины подобного эффекта долгое время наталкивался па непреодолимые трудности.

Однако благодаря работам американских физиков Р. Фейнмана и А. Швипгера и японского физика С. Те-монаги, что разработали чрезвычайно стройную, хотя и весьма сложную теорию, вычисление упомянутого эффекта стало возможным и благодаря этому его удалось обнаружить и экспериментально.

Тем самым представление о сложной материальной природе вакуума получили непосредственное опытное подтверждение.

Есть основания предполагать, что в будущем па смену современной физической картине мира, оперирующей всевозможными нулями - электромагнитным, гравитационным и т. д. - придется вакуумная картина. Такая картина должна исходить из того, что основой всего во Вселенной есть вакуум, а все существующее, по меткому выражению одного известного ученого, не более «легкая рябь» на его поверхности. Обычное вещество может оказаться в некотором смысле конечным, а суть всех вещей заключаться именно в вакууме.

Развитие вакуумной картины может иметь и более далеко идущие последствия для наших представлений о строении мира.

Еще с появлением теории относительности была обнаружена тесная связь между свойствами материи и свойствами пространства и времени. При этом до сих пор мы исходили из предположения, что определяющую роль играют свойства материи (то есть вещества, частиц, полей), а свойства пространства и времени являются вторичными, производными. Однако в принципе не исключена возможность, что в действительности все наоборот, то есть свойства материи представляют собой не что иное, как проявление определенных геометрических свойств, так сказать, пространственно-временного «каркаса».

Во всяком случае, в распоряжении современной науки уже есть определенные данные, свидетельствующие о том, что вакуум, возможно, играет очень большую роль во многих природных процесах.Зокрема, академик Наап обратил внимание на один интересный факт, обнаруженный при изучении гравитационных взрывов - особых происходящих во Вселенной, при которых происходит безудержный катастрофическое сжатие или разлет больших масс вещества.

Как показывают расчеты, в районе таких взрывов есть области, в которых, с точки зрения современной физической теории, вообще нет ничего - ни вещества, ни пространства, ни времени, ни движения. Но, с другой стороны, как это ни покажется странным, удивительные области, о которых идет речь, существуют вполне реально и как раз па их границе начинается история объекта, находящегося в состоянии катастрофического расширения. Иными словами, складывается впечатление, что здесь происходит возникновение из ничего и обращения в ничто. Но так как подобное явление невозможно, то, наверное, столкнувшись с гравитационными взрывами, паука вплотную подошла к познанию совершенно новых форм существования материи, нам еще не известных. И очень может быть, что одной из таких форм является именно вакуум.

Это обстоятельство во многом увеличивает интерес к дальнейшему изучению свойств пространства и времени.