Давление

   В прежних своих опусах по темам науки мне не раз приходилось говорить о роли и месте давления в физической картине мира. И, кажется, приводил сентенцию: давление – великое понятие, на нём стоит вся физика мира. И это, действительно, так. Что бы мы ни взяли в мире физики, какой бы процесс или явление, мы так или иначе придём к представлениям о давлении, о разности давлений. Да, как отмечено давно и справедливо, значение для процессов и явлений имеет не столько само давление, сколько разность давлений. Пока давление имеет одну неизменную величину, то ничего как бы и не происходит, никаких заметных изменений. Пока наше артериальное кровеносное давление 120 на 80, мы – бодры, здоровы, активны. Но стоит нашему давлению, по причине атеросклероза сосудов, начать заметно изменяться, скакать – как наше самочувствие заметно ухудшается. Часто скачки давления приводят человека к инвалидности или даже смерти. Создаёт давление в кровеносной системе работа сердца, насос. Без работы этого насоса человек умирает. А изменения давления зависят от физических нагрузок, от состояния кровеносных сосудов. Чем меньше (из-за отложения бляшек) делается просвет сосудов, тем тяжелей сердцу прогонять кровь, нужно создавать большее давление; сердце трудится с удвоенной силой, и скоро изнашивается. 

   Кроме пульсирующей работы сердца, в нашем организме в пульсирующем ритме работают лёгкие, только с меньшей частотой. Вдох – выдох, сжатие – расширение. Остановка – смерть. Лёгкие обогащают кровь кислородом, горючим материалом живых организмов. Без кислорода невозможны окислительные реакции в клетках организма. Реакции дают клеткам энергию, электрическую в том числе. Кровь также разносит по организму питательные вещества. Жизнь клетки во многом зависит от качества и количества элементов. Избыток солей в клетках организма вызывает ответную реакцию в виде роста осмотического давления. Жажда, хочется пить. Давно сказано: живая клетка – маленькая электростанция. В ней происходит разделение зарядов по ту и другую сторону мембраны. Взаимодействие зарядов определяется величиной их потенциалов, иначе, давлением. Вся информация в организме передаётся по нервным волокнам с помощью этих зарядов. Даже наши мускульные усилия, сжатие и расширение мышечных волокон, обусловлены электрическими импульсами из мозга. Поднимая тяжёлую гирю, создавая на ручку снаряда усилие, давление, – прежде мощное давление создаётся в наших мышцах. Даже чтобы стоять, сохраняя равновесие, человек использует мышечное усилие. Потеряв сознание, человек падает; пропал мышечный тонус (давление). Зрение – световое давление на рецепторы дна глазного яблока. Слух – звуковое давление на перепонки уха. Осязание – тактильное давление на нервные окончания рецепторов кожи. Чтобы пища и жидкость попали к нам в желудок – тоже необходимо участие перепада давления (заглатывание, засасывание). Худо, если вместо пищевода пища по неосторожности попадает в трахею лёгких. Надо   сильно постараться, чтобы давлением воздуха вытолкнуть из трахеи кусочек пищи (или предмет). Если не получится – можно погибнуть от удушья. Американский писатель Теннеси Уильямс умер от удушья, подавившись пробкой флакона.             
 
  Давление многолико. Удар молотком по шляпке гвоздя – тоже давление, только мгновенное. Хроническое, распирающее давление воздуха в воздушном шарике действует во все стороны равномерно. Давление воды в шланге действует в одну сторону по всей длине шланга. Всё, что ездит по нашим дорогам, автомобильным и железным, всё, что летает в воздухе, устремляется в космос, всё движется силой давления. Давление создаётся в двигателях внутреннего сгорания взрывами; давление создаётся в электродвигателях, когда взаимодействуют магнитные поля с различной закруткой вихрей; могучее давление создаётся в реактивных двигателях, способных разгонять реактивные самолёты быстрее скорости звука и выводить в космос аппараты. Полёты птиц и планеров возможны лишь благодаря заметной плотности и давлению воздушной среды. Будь плотность и давление воздуха меньше вполовину – полёты птиц и планеров стали бы невозможны. Подъём воздушных шаров, наполненных лёгким гелием или тёплым воздухом, происходит за счёт разности давлений в нижних слоях атмосферы и в верхних. Внизу плотность и давление атмосферы всегда больше. Объём лёгкого гелия или тёплого воздуха в шаре выдавливается большим давлением в направлении меньшего давления и меньшей плотности атмосферы, выдавливается вверх. Точно также сила Архимеда выдавливает из воды тела с меньшей плотностью. Какой бы гигантской массы ни был айсберг, но в воде океана он не тонет, потому что плотность льда айсберга меньше плотности воды. Шар остановит  свой подъём, когда давления в шаре и в атмосфере сравняются. Давление воздуха в шинах автомобилей   даёт им мягкий и бесшумный ход. Ветра, движения воздушных масс на нашей планете, обязаны своим существованием перепадам атмосферного давления. Лёгкий ветерок и ураганы – всё это от неоднородности атмосферных давлений. Мы, люди, живём на дне воздушного океана, в среде с огромным давлением атмосферы. Но, пропади это давление и всё, наша гибель неизбежна. Потому что без давления жидкость почти сразу же закипает, ослабевают межмолекулярные связи в жидкости, и молекулы начинают разлетаться друг от друга с большой скоростью. Так что существование атмосферного давления – главное условие нашей жизни. И вообще, органическое вещество, белки сформировались на Земле три с половиной миллиарда лет назад в условиях большого атмосферного давления; без давления органика гибнет. Но, как и чем создаётся это атмосферное давление? И почему атмосферу Земли не «засасывает» пустой вакуум космоса?          

   Чтобы ответить на эти и множество других вопросов – надо понимать силу и могущество другого давления, которое царит в нашем физическом мире. Много веков подряд учёные верили в существование материальной среды под именем эфир. Эфиром объяснялись все световые и электромагнитные явления, и даже гравитация. Но в начале двадцатого века учёные решили с эфиром проститься, слишком сложная, противоречивая среда. Остались лишь электроны, которые движутся относительно друг друга с разными скоростями, и остался безмассовый свет, который движется всегда с постоянной скоростью. Но в 1919 году была открыта частица протон. Потом родилась квантовая механика, и к середине двадцатого века учёные поняли, что без материальной среды ничего понять невозможно. Среду назвали квантовым физическим вакуумом. Выяснилось, что среда обладает внутренней энергией движения, квантовыми нулевыми колебаниями, т. е. колебаниями около нулевого значения энергии. По логике, суммарная энергия движения таких колебаний равна нулю. Эти флуктуации происходят со световой скоростью, и энергия подобных колебаний довольно большая.
 
  Энергия не просто большая, а огромная, колоссальная. Ведь и сама частица протон – тоже устойчивое локальное колебание физического вакуума, дыхание вакуума. Сегодня учёные с трудом приближаются к верному пониманию природы квантового физического вакуума. Правда, они пока боятся тех цифр, с которыми им приходится иметь дело. Слишком великими им кажутся энергии давления и величины плотности физического вакуума. Но это дело привычки, со временем этот страх пройдёт, и останется понимание необходимости таких величин, ибо без них наш мир просто не смог бы существовать, как целое. Давление квантового физического вакуума в буквальном смысле властвует над нашим физическим миром. Хотя учёные до сих пор твердят о силе притяжения Земли, и этим объясняют удержание её атмосферы, но за «силой притяжения» стоит именно давление квантового физического вакуума. Именно давление квантового вакуума удерживает на планете воздушную атмосферу и всё, что на ней есть подвижного. Массивные тела создают вокруг себя градиенты плотности и давления вакуума, т. е. разность давлений. Эту разность давлений мы и воспринимаем как гравитационное поле вокруг массивных тел. Предметы не притягиваются Землёй, а выдавливаются с ускорением давлением вакуума в направлении меньшей плотности и давления среды, т. е. к поверхности планеты. Ключевую роль, как и всегда, тут играет разность давлений. Градиент плотности и давления вакуума в центре планеты равен нулю; максимальный – на поверхности планеты и в ближайших недрах. По существу, величина ускорения свободного падения есть величина гравитационного вакуумного давления в градиенте плотности и давления вакуума. На Земле величина давления равна 9,8 кг м/с2. На Солнце – 274 кг м/с2. На Луне – 1,62 кг м/с2. Чем массивней космическое тело – тем больший градиент давления оно создаёт. Валерий Иванович Пивоваров в своей видеолекции «Давление» даёт величину давления поля (квантового вакуума) нашей Метагалактики – минус 2, 62 на 10 в минус девятой степени Джоуль на метр кубический. Минусы нас не должны смущать, потому что в градиенте давления и плотности среды сила давления направлена от максимума давления к минимуму. Поэтому давление в градиенте всегда имеет отрицательную величину. Но это не значит, что сила давления мнимая или ничтожная величина (девять нулей после запятой), ничего подобного. Сила давление – вполне реальная, огромная величина.       
 
  Похожая картина с перепадами давления квантового вакуума есть и в электромагнетизме. Только форма динамики магнитного поля отличается от динамики поля гравитационного. Если гравитационное поле – хаос волновых колебаний, то магнитное поле – упорядоченная, ориентированная динамика вихревых волн. Сложение вихревых волн одного направления увеличивает динамику вакуума и, следовательно,    уменьшает его плотность и давление в области наложения волн. Тогда как наложение вихревых волн противоположной закрутки уменьшают динамику вакуума, увеличивая его плотность и давление. Поэтому металлическая рамка с током в магнитном поле получает вращательный момент, что, в сущности, ничем не отличается от взаимодействия полюсов двух постоянных магнитов.

  Понимая и признавая ключевую роль давления и плотности квантового физического вакуума, неизбежно появляются вопросы, на которые, кажется, невозможно получить ответы. Если пространство космоса бесконечно, то как среда с бесконечными размерами может сохранять и поддерживать энергию движения своих элементов, энергию движения, которое и создаёт колоссальное давление вакуума? Как кажется, это возможно лишь в замкнутом, пусть и большом, объёме пространства, в котором эти колебания поддерживаются извне. Ведь всякие колебания подвержены затуханию. Проблема решается, если допустить, что среда квантового вакуума обладает сверхпроводимостью, где колебания её элементов не затухают, или затухают с невероятно малым декрементом. И всё равно, даже при таком условии, должны быть во вселенной где-то и незатухающие колебания, вечные. Или мы подошли к такому пределу понимания физической реальности, за который нам хода нет, ибо там – власть Создателя?..