One of the most important unsolved problems of physics is the problem of the divergent zero-point energy of the vacuum, shared by all fundamental fields. If a field is decomposed into harmonic oscillators, then for each oscillator quantum mechanics predicts a zero-point energy equal to (1/2)ħω. With 4πω2dωoscillators in between ωand ω + dω, the spectrum of the zero-point energy has ω3frequency dependence, the only one which is Lorentz invariant. Because it is divergent, it should lead to an infinite vacuum energy with an infinite mass, resulting in very large gravitational fields, obviously not observed. There can be no doubt in the reality of the zero point vacuum energy, because it not only makes itself felt in the Lamb shift, but also shows up in the macroscopically observed Casimir effect. The zero-point energy of the vacuum more than anything else shows that there must be an effect by which its large mass density is compensated. Cutting off the zero-point energy at some frequency not only would destroy Lorentz invariance, but because the cutting off presumably would have to be done at some high frequency, it would left uncompensated the zero-point energy up to the cut-off.
The problem of the zero-point energy is closely connected with the problem of the vanishing cosmological constant [3]. To be consistent with the astronomical evidence, the cosmological constant must be very small, if not zero. The smallness of the cosmological constant is, for this reason, further strong evidence for a mass-compensating effect.
One way a divergent zero point vacuum energy could be made to vanish, at least in principle, is by supersymmetry. It assumes that a bosonic elementary particle has a fermionic partner and vice verse. Because of the negative energy states occurring in the Dirac equation, the positive zero-point energy coming from the bosonic part can be made to cancel in combination with a corresponding negative zero-point energy contribution from the fermionic part. In spite of the nice symmetry it expresses, the simple fact, that no supersymmetric partners for the known elementary particles have ever been found, speaks against supersymmetry. The hope that the supersymmetric particles may be found above a not yet reached energy would really not help because it would mean that the zero-point energy remains uncompensated below this energy. One can, for this reason, say the breaking of supersymmetry generates a cosmological constant. If, for example, the supersymmetric particles would show up above ~1 GeV, the zero-point energy which would be uncompensated up to this energy, would lead to a vacuum mass density comparable to the density of nuclear matter.
In spite of its failure, the idea of supersymmetry provides a hint about the nature of the mass-compensating effect. In supersymmetry, the compensation is caused by the negative energy states and hence mass states of the Dirac equation. This suggests that negative masses are responsible for the compensation of the divergent zero-point energy, but that they are hidden from direct observation. Hypothesizing that both positive and negative masses can coexist as part of the physical vacuum, the zero point fluctuations would not be absent, but rather be compensated in the average.
Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?
Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).
Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.
Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.
Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.
Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
