我懵懵懂懂過了一年/這一年似乎沒有改變/守著你離開後的世界/空空如也
在我們有興趣打開通往未知世界的大門之前,我們必須先熟悉被科學家們稱為“真空”的那個概念。這是當今理論物理學家們理解量子現實的基礎——這是一個理論模型,它幫助我們作出精確到難以置信的程度的預言,這些預言已被無數次不同實驗反覆檢驗並證實。
在宇宙中隨意選擇一個地方,一個區域,拿走其中所包含的一切,即所有東西。
奇怪的是,剩下的並不是空無一物,雖然你覺得自己已經拿走了裡面的一切。
這合乎邏輯嗎?一點都不。但大自然並不在乎我們人類怎麼想。
現在,請閉起眼睛。
為什麼?
因為我們周圍有些東西是不能承受被看著的,你將要面對的真空就是其中之一。
你的手機、電腦、你的沙發、你的屋子,都不見了。
你把自己想象的儘可能的小,小到幾乎就是個影子,只有意識才能訪問的世界:完全透明,只有一點點形狀。你不受周圍一切的影響,也不會影響周圍的一切。
然而,你的周圍到底是什麼,並不完全清楚。
在你看起來,那裡,嗯,什麼都沒有。
只有黑暗,籠罩著一切,延伸到無窮。
你現在就漂浮在這看起來就像被掏空了所有一切內容物的宇宙中。
好,現在再次凝神,感受周圍。你開始看到某些東西的擾動。
這好像是……好像是一個粒子(或許有兩個,你也不能確定)剛好出現在你眼前,又突然化作一縷微光消失。
什麼都沒有,然後突然有了一些東西,現在又什麼都沒有了。
奇怪。
現在,又發生了一次。再一次。無數次,到處都有。
你現在所看到的顯然是粒子無中生有地自發形成。而在它們因為某種原因消失之前,這些粒子也按照它們量子的自由所允許的一切可能路徑運動。
你應該能夠接受上面所說的那句話的最後部分了,你已經在白房間裡看到了這些無人觀察的量子粒子如何運動。但它們怎麼可能無中生有?
好吧,它們周圍並不是什麼都沒有。量子場無處不在。
粒子要出現,就得先從量子場中借到一些能量。因為這些場填滿了所有時間與空間,粒子因此可以在任何時間與地點出現。這就是為什麼說宇宙中任何地方都不存在真正真空的原因。
當某個地方所有的東西被拿走之後,你可能有理由認為那裡什麼東西都不會留下。但事實就如你無法把某處的時間與空間拿走一樣,你也無法拿走量子場的真空。
但如果真空不是真正的空——如果量子場的真空真的可被所有開始在其中生成的粒子所定義——那麼就會帶來一個很合理的問題:是不是到處的真空都一樣,還是真空的性質可以隨著地方的不同而不同?換句話說,有沒有許多種不同的真空?
一九四八年,荷蘭物理學家亨德里克·卡西米爾(Hendrik Casimir)研究了按照以上方式定義的真空,他的結論是,如果這真的是宇宙的真實存在,而非僅僅是理論設想,那麼不僅僅我們周圍應該真正存在著不同的真空,而且它們還應該在我們的世界裡留下非常確鑿的效應。我們應該能夠探測到這種效應。
想象有一道牆,裝在萬向輪上,將兩間房分開,其中的一間充滿空氣,另一間充滿水。或許你認為牆會因此移動,被水推向一邊,朝充滿空氣的房間移動。現在,想象將兩塊很小的金屬板平行相對放置。沒有其他作用力的話,就像剛才的房間,它們應該互相排斥(或吸引)對方,因為它們所分隔開的真空之間是不同的。
為什麼?
原因很簡單,因為在兩塊金屬板外面的空間大於在兩者之間的空間。其後果就是在兩塊板之間無中生有出現的虛擬粒子應該與在兩塊板之外出現的粒子不同,兩種真空因此會不一樣。
結果是,金屬板應該會移動——它們的確移動了,這種現象被稱為卡西米爾效應。
卡西米爾效應證實了真正的空無一物並不存在,不僅如此,它還顯示了我們的世界中存在著不同種類的真空,而且還會因此產生力:真空之力
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