真空不空

2020年5月22日 由 晓阳 留言 »

量子理论预示,真空中蕴藏着巨大的本底能量, 它在绝对零度条件下仍然存在, 称为真空零点能。对卡西米尔力(Casimir force,一种由于真空零点电磁涨落产生的作用力)的精确测量,证实了这一物理现象。

宇宙真空环境下,假设空无一物,却可以凭空产生能量,甚至是物质。从量子力学角度看,一个粒子可以凭空出现在任何位置。结合能量守恒定理,这个凭空产生的粒子或者能量,是要还回去的。看到一个词叫“海森堡借贷”。

真空性质

在探测基本粒子的内部结构时,是借助于高能粒子对撞机让两个基本粒子互相撞击,把粒子击碎后,对碎片进行分析。但是两个高能粒子相撞,得到的不是碎片,而是更多的基本粒子。例如:在高能粒子对撞机中,一个正电子和一个反电子相撞,会发生湮灭而变成一对光子,实物粒子消失于真空;在能量很高的时候,则会产生大量的基本粒子。这表明真空不空,粒子可以从真空中产生,也可以消失于真空。

量子场论观点认为物理上的真空实际上是一片不停波动的能量之海。量子场理论认为,真空并不是“真”的“空”无一物,在真空状态下,全空间充满各种虚粒子,只是每个场因处于基态而都不显现出相应的粒子,整个空间都没有实粒子存在。真空基态场被激发,则处于激发态,有正反粒子产生。量子场论描述了一个场与粒子相统一的物理图景:全空间同时相互重叠地充满了各种场,每种场各对应于一种粒子。电磁场对应着光子,电子场对应着电子,中微子对应着中微子场等,它们同时存在于全空间。
场的能量最低的状态称为基态。当某种场处于基态时,场由于不可能通过状态变化释放能量而无法输出任何信号和显现出直接的物理效应,观测者也因此无法观测到粒子的存在,全空间充满各种场,只是每个场因处于基态而都不显现出相应的粒子,整个空间都没有可观测的粒子(常称为实粒子)存在。这便是物理上的“真空”。

真空性质百科

中科院科普文章:真空不空

“真空”是真的“空”吗?

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