Рождающиеся из пустоты виртуальные пары элементарных частиц могут серьезно помешать работе прецизионных устройств, видимых только в микроскоп.

По мере развития физики постепенно выяснялось, что многие технологически красивые идеи неосуществимы просто потому, что противоречат законам природы. Из-за этого некоторые законы, обнаруженные в результате многолетних попыток что-то изобрести, остались навсегда тесно связанными с «запретным» устройством. Например, первое и второе начала термодинамики могут быть сформулированы как запрет вечных двигателей первого и второго рода, а теории относительности Эйнштейна постулируют невозможность разогнать покоящееся тело до скорости света. Весьма вероятно, что с подобного рода запретом могут столкнуться физики и инженеры, работающие в столь популярной сейчас сфере нанотехнологий.

Основания для таких подозрений дают некоторые неожиданные проявления известного физического эффекта, открытого в 1948 году физиком-теоретиком Хендриком Казимиром (Hendrik Casimir, 1909–2000) — выпускником лейденского университета и учеником Пауля Эренфеста (Paul Ehrenfest, 1880–1933). Вот вкратце его биография. Защитив в 1931 году докторскую диссертацию по теоретической физике, Казимир переехал в Цюрих, где в течение нескольких лет работал ассистентом Вольфганга Паули (Wolfgang Ernst Pauli, 1900–1958) — одного из главных творцов квантовой механики. В 1938 году Казимир вернулся в Лейден на должность профессора физики своей alma mater, а в 1946 году его пригласили в качестве одного из директоров Исследовательских лабораторий фирмы Philips. Именно там, проводя вместе с Дирком Полдером (Dirk Polder) исследования коллоидных растворов, Гендрик Казимир вывел «на кончике пера» эффект, активно изучаемый в настоящее время физиками и инженерами, работающими в сфере нанотехнологий.

Состоит предсказанный Казимиром эффект в следующем. В отличие от абсолютной пустоты, подразумеваемой ньютоновской механикой, вакуум квантовой физики принципиально не может быть совсем пустым — это запрещает известный принцип неопределенности Гейзенберга. Из-за того, что энергия и время связаны соотношением неопределенности, закон сохранения энергии не только может, но и должен нарушаться — но только на очень короткие промежутки времени. Такие процессы были уже хорошо известны в 40-е годы прошлого века: например, электрон-позитронные или протон-антипротонные пары. Родившись из пустоты, частица и античастица должны через очень короткий промежуток времени снова аннигилировать, так что никакой физический эксперимент их присутствия обнаружить не позволяет (их поэтому называют виртуальными). Но учесть их присутствие в теоретических расчетах оказалось не так-то уж и сложно. Казимир этим и занялся.