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真空並不是虛空,而是一種特殊的物質形態



真空並不是虛空,而是一種特殊的物質形態



真空是一種不存在任何物質的空間狀態,地球上沒有絕對的真空,化學、物理及工程常見的超高真空腔體,每立方厘米也有約100個左右粒子,整個宇宙的平均密度為幾個立方米一個粒子,也不是絕對的真空,可以說絕對真空是不存在的。隨著人類認知水平的不斷提高,所謂的真空益發變得撲朔迷離,真空充滿了各種各樣的神秘物質,真空不僅不空,而且還忙得一塌糊塗。讓我們來看看真空里都有些什麼東西。

電磁波:宇宙中充斥著光線、電磁波,真空當然也概莫能免,即使在極其空曠少有物質的黑暗空間,宇宙微波背景也遍布每個角落,這是來自大爆炸的灰燼,2.7K的溫度「溫暖」著每一寸時空。


中微子:一種基本沒有什麼質量的粒子,由放射性衰變或核反應等現象產生,地球上每平方厘米的區域每秒鐘都會穿過來自太陽的650億個中微子,真空很空,你把一立方厘米的空間塞下650億個什麼東西試試?



真空並不是虛空,而是一種特殊的物質形態


宇宙射線:宇宙射線是來自外太空的帶電高能次原子粒子,宇宙射線來自哪裡仍然是一個謎,不過普遍認為有超新星爆發和活動星系的功勞。近地軌道上的宇航員,身體每秒鐘會受到約5000個離子的轟擊,數量不算少吧?


引力子:一種尚未發現的粒子,傳遞物體間的引力,在宇宙中無處不在。引力波是時空本身的波動,真空?嗯哼,你能逃得了?


暗物質、暗能量:正常物質在宇宙中僅佔5%,暗物質暗能量充滿宇宙空間,真空能空嗎?


虛粒子對:普朗克尺度下的量子漲落布滿每一寸時空,粒子和反粒子組成的虛粒子對在其中不斷創生和湮滅,真空不僅很忙,而且能量巨大,真空零點能甚至可能大到無窮,未來我們星際航行、時間旅行可能都得從真空中汲取能量。



真空並不是虛空,而是一種特殊的物質形態


希格斯粒子:希格斯場遍布整個宇宙時空,各種粒子因為和它相互作用而獲得了質量,每一寸所謂的真空都淹沒在希格斯海洋里,我們身體的粒子在其中移動感受到阻力,這就是我們之所以有質量的原因,你能說真空什麼也沒有嗎?


時空結構:如果真空定義為什麼也沒有的空間,那麼空間本身又是什麼呢?現代科學的研究已經深入觸及到時空的本質,弦理論認為時空本身也是由普朗克尺度下最小的時空單元編織而成,時空是舞台,各種物質是演員,演繹著分分合合創生湮滅的宇宙大戲。要尋找真正的真空,除非你超然於宇宙之外,問題是宇宙之外就一定是真空嗎?或許只是和我們物理定律不同的另外一個區域而已。只要你說出真空這兩個字,它就已經實實在在地裝滿了物質。


所以真空並不是虛空,而是一種物理現象,一種特殊的物質形態。

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