“真空”是真的“空”吗?

关于原子,有一个非常惊人的事实,那就是原子内部绝大部分都是空的。如果原子的直径和你胳膊展开的长度一样,那么电子就会一直在你胳膊围成的空间里跳舞,而原子核会在中心的位置,它的直径要比一根头发的直径还要小。

所以说,构成你我还有那些宇宙中看起来是固态的原子,其实基本上都是空的,这种事实很让人费解,但是更不可思议的是空无一物的地方其实并不空。

“真空”是真的“空”吗?

夸克是组成质子和中子的基本粒子,而夸克通过胶子相互作用。

在真空中,我们看到的其实是一大锅在波动的量子场汤,变化得非常快。

我们通常认为的空无一物的空间实际上充斥着夸克和胶子场波动。

这听起来不可思议。有一点很反直觉的是,处于最低能量态的真空应该一些东西,但事实上为了清理掉那些能量波动建立一个真正的真空需要更多的能量。

“真空”是真的“空”吗?

有科学家表示,真“真空”实际上需要大量的能量来建立,大自然似乎非常讨厌“真空”的存在,会“想尽一切办法”阻止“真空”的出现。

如果你成功建立了一个真“真空”,你会发现那个状态非常不稳定,任何形式的刺激都会把“真空”变回充满量子场波动的状态。

其实这听起来没有那么奇怪,就像是一个永磁体,在室温下,它处于最低能量态,周围环绕着磁场,那是因为里面所有原子的小磁矩都连在一起。

但如果你加热磁体,就会给那些粒子热能,当达到居里点的时候,它们的排列会变得过于混乱,周围就不会再有宏观的磁场。所以说其实需要能量来让永磁体的磁场消失。

这点就有点像量子场。量子涨落可以帮助我们了解基本粒子的行为,比如:你在哪里最可能找到一个夸克?夸克是在那些量子涨落顶端,那些泡沫出现并消失得非常快,可以认为夸克是从一个泡沫调到另一个突然出现的泡沫。

“真空”是真的“空”吗?

不光你我还有宇宙中的所有原子绝大部分都是真空,但真空也并不是真正空无一物。

科学家还发现,根据量子物理学理论,真空中光波和无线电波完全消失后,真空波动仍然存在。

事实上,那些真空波动对于我们的存在至关重要,而且物理学家已经通过实验证明了真空波动真的存在,而如今“真空不空”已经越来越被我们认知和接受!

保罗.狄拉克是英国著名物理学家,诺贝尔物理奖获得者。

狄拉克之海是他提出的崭新量子力学理论。迪拉克之海简单说就是真空中的布满了最低能量,也就是负能量的电子,形成了所谓负能量的粒子海。

尽管这些粒子是不可观察的,但它们决不是虚幻的,如果有足够的能量就可以形成。哪里有物质,哪里就有迪拉克之海。而我们的宇宙就好像漂浮在这个大海的表面上。

“真空”是真的“空”吗?

那么狄拉克之海的理论是怎么来的呢?这源于狄拉克方程的解。

在狄拉克方程的解中,有一个结果会导致电子可以具有负能量,这个结论在过去显然是荒谬的。为了克服这一困难,狄拉克发挥他天才的想象能力,他认为我们世界所谓的真空,已经被具有负能量的电子填满了。

因为最低能量态已经填满了,电子便不可能跃迁。那么这个空间具有稳定的结构,这与已有的物理理论就自洽了。这个充满负能量电子的空间就被称为狄拉克之海。

那么狄拉克之海的理论对我们认识宇宙有什么意义呢?

这涉及到一个问题,为什么在我们这个宇宙,很少有反物质的存在呢?毕竟根据现有理论,宇宙中应该存在大量反物质,为什么我们很少观测到呢?

科学家认为,在宇宙大爆炸之初,物质与反物质的分布并不平均。于我们的宇宙来说,就是物质大大多于反物质了。因为正、反物质相撞会消失,而剩下来的只是能量,所以当物质多于反物质时,最后就只会有物质能留下来了。

然而,这只是说我们的宇宙,其他的宇宙呢?可以想得到,因为在宇宙产生之时的物质与反物质的分布不同,应该会有一个反物质宇宙的存在。

如果在宇宙产生之时,物质与反物质的分量是一比一的时候,会有一个只有能量存在的宇宙也是可能的。当然了,也有其他我们不能了解的宇宙存在的可能。

“真空”是真的“空”吗?

简言之,任何宇宙起初是由无数物质和反物质构成的,物质和反物质的湮灭产生的无数的正负电子对,形成所谓的迪拉克之海。这就构成了这个世界的基础。

宇宙中物质多过反物质,未湮灭的物质就构成了我们现在生活的这个世界。那么通过狄拉克之海,就沟通起各个物质、反物质构成不同的世界,各个世界可以通过狄拉克之海进行转化和运动。或许有一天,我们这个世界也有可能变成反物质成为主导,而物质则通过狄拉克之海转化为另一种形式。

由于狄拉克之海的存在,我们认识到所谓的真空并不空,而是具有神奇的魔力,它蕴含着宇宙物质最基础的能量态,并为宇宙物质的运动和转化提供了最基础的支撑。

人生就像一杯茶。平淡是它的本色,苦涩是它的历程,清香是它的馈赠。

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