Почему вакуум может сближать пластины
У квантовых полей нет состояния полного покоя: даже там, где нет частиц, сохраняются слабые флуктуации — кратковременные изменения поля. Они не означают, что вакуум заполнен обычным газом, но влияют на силы между предметами.
Между двумя близкими пластинами могут существовать не любые колебания поля. Их длины волн должны укладываться в узкий промежуток и соответствовать условиям на поверхностях — например, электрическое поле не может произвольно продолжаться сквозь проводящую пластину. Снаружи пространство свободнее, поэтому допустимых колебаний там больше.
Перевес возникает в разности давлений
Колебания квантовых полей оказывают давление на поверхности. Снаружи пластин вариантов колебаний больше, и их суммарное воздействие немного сильнее, чем воздействие изнутри промежутка. Этот небольшой перепад давления и сближает пластины. Так проявляется эффект Казимира.
Точнее, речь идёт не о том, что пустота сама по себе «тянет» предметы: важна разница между тем, какие состояния поля возможны внутри и снаружи. Если увеличить расстояние между пластинами, изменятся доступные колебания и сила эффекта; на больших расстояниях она быстро становится очень малой.
Почему эффект трудно заметить
Для обычных предметов сила ничтожна и теряется на фоне электрических зарядов, шероховатости и других взаимодействий. Зато в тщательно подготовленных опытах с микроскопическими зазорами её можно измерить. Поэтому эффект Казимира — не способ получить заметную силу из бытового вакуума, а наглядный пример того, как границы и форма пространства меняют свойства квантовых полей.
