Сколько энергии в пустом пространстве?

Пустое пространство не пусто: в нём есть энергия вакуума. По наблюдениям современной космологии её плотность очень мала — порядка 10^-9…10^-10 джоулей на кубический метр. Теоретические оценки из квантовой теории поля при «наивной» отсечке на масштабах Планка дают значение гигантское — порядка 10^113 дж/м^3, то есть расхождение между теорией и наблюдением порядка 10^120–10^123. Что означает пустое пространство В квантовой теории поле в нулевом состоянии всё равно флуктуирует: у каждого модуса есть нулевая (zero‑point) энергия. Кроме того в общей теории относительности энергия вакуума действует как космологическая постоянная и влияет на расширение Вселенной. Наблюдаемая величина Космологические наблюдения (ускоренное расширение Вселенной, космический микроволновой фон) дают плотность энергии тёмной энергии/вакуумной энергии примерно - ~6×10^-10 J/m^3 (приблизительно), - это соответствует ≈7×10^-27 kg/m^3 по массовой плотности, - или ≈3–4 GeV на кубический метр в единицах энергии. Теоретические оценки и проблема несоответствия Квантовая теория поля с жёсткой отсечкой на плане Планка даёт энергию вакуума порядка планковской плотности энергии ≈10^113–10^114 J/m^3. Такое число в 10^120–10^123 раз больше наблюдаемой величины. Это одна из крупнейших нерешённых проблем теоретической физики — проблема космологической постоянной. Современные подходы используют методы перенормировки и предполагают, что «фоновая» часть энергии как‑то компенсируется, но механизм компенсации неясен. Экспериментальные проявления - Эффект Казимира показывает, что нулевые флуктуации приводят к измеримым силам между проводящими пластинами — это проявление разницы энергий вакуума в разных конфигурациях. - Гравитационное влияние плотности вакуума наблюдается как тёмная энергия, задающая ускоренное расширение Вселенной. Можно ли извлечь энергию из вакуума По текущему пониманию извлечь полезную энергию из вакуума в глобальном смысле нельзя: физические законы позволяют измерять и использовать только разности энергий, а не абсолютное значение дивергентной нулевой энергии. Локальные эффекты (как давление Казимира) можно использовать для небольших сил, но массовую «энергию пустоты» получить не удастся без нарушения известных законов. Вывод Вакуум имеет энергию, и её наблюдаемая плотность крайне мала (порядка 10^-9…10^-10 J/m^3). Теоретические оценки в рамках квантовой теории поля при отсечках дают значение на порядка 120 порядков больше, что остаётся глубокой нерешённой проблемой физики.