宇宙揭秘: 真空並不是「什麼都沒有」, 但真空裡到底有什麼呢?

2021-02-25 宇宙探索

關於原子,有一個非常驚人的事實,那就是原子內部絕大部分都是空的。如果原子的直徑和你胳膊展開的長度一樣,那麼電子就會一直在你胳膊圍成的空間裡跳舞,而原子核會在中心的位置,它的直徑要比一根頭髮的直徑還要小。

所以說,構成你我還有那些宇宙中看起來是固態的原子,其實基本上都是空的,這種事實很讓人費解,但是更不可思議的是空無一物的地方其實並不空。

夸克是組成質子和中子的基本粒子,而夸克通過膠子相互作用。在真空中,我們看到的其實是一大鍋在波動的量子場湯,變化得非常快。我們通常認為的空無一物的空間實際上充斥著夸克和膠子場波動。

這聽起來不可思議。有一點很反直覺的是,處於最低能量態的真空應該一些東西,但事實上為了清理掉那些能量波動建立一個真正的真空需要更多的能量。

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有科學家表示,真「真空」實際上需要大量的能量來建立,大自然似乎非常討厭「真空」的存在,會「想盡一切辦法」阻止「真空」的出現。如果你成功建立了一個真「真空」,你會發現那個狀態非常不穩定,任何形式的刺激都會把「真空」變回充滿量子場波動的狀態。

其實這聽起來沒有那麼奇怪,就像是一個永磁體,在室溫下,它處於最低能量態,周圍環繞著磁場,那是因為裡面所有原子的小磁矩都連在一起。但如果你加熱磁體,就會給那些粒子熱能,當達到居裡點的時候,它們的排列會變得過於混亂,周圍就不會再有宏觀的磁場。所以說其實需要能量來讓永磁體的磁場消失。

這點就有點像量子場。量子漲落可以幫助我們了解基本粒子的行為,比如:你在哪裡最可能找到一個夸克?夸克是在那些量子漲落頂端,那些泡沫出現並消失得非常快,可以認為夸克是從一個泡沫調到另一個突然出現的泡沫。

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不光你我還有宇宙中的所有原子絕大部分都是真空,但真空也並不是真正空無一物。科學家還發現,根據量子物理學理論,真空中光波和無線電波完全消失後,真空波動仍然存在。事實上,那些真空波動對於我們的存在至關重要,而且物理學家已經通過實驗證明了真空波動真的存在,而如今「真空不空」已經越來越被我們認知和接受!

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    但引力對所有的能量都有反應,包括真空的無限密度。如果真的如此,真空的引力應該比其他任何東西都大得多。所以,這並不是真的。真空看起來幾乎沒有引力。在某種程度上,暗能量比擁有巨大的引力或是零引力還要奇怪。雖然量子場論可以很容易地修改以適應其中任何一種解釋,但是對一個理論這樣修改去適應並不是一個多大的壯舉。事實上,暗能量與宇宙中物質的數量(暗物質+重子物質)是同一個數量級的。
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    大氣層的成分主要有氮氣,佔78.1%;氧氣佔20.9%;氬氣佔0.93%;還有少量的二氧化碳、稀有氣體(氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣)和水蒸氣。大氣層的空氣密度隨高度而減小,越高空氣越稀薄。大氣層的厚度大約在1000千米以上,但沒有明顯的界限。整個大氣層隨高度不同表現出不同的特點,分為對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層,再上面就是星際空間了。
  • ...不會向宇宙真空擴散呢?是什麼把宇宙的真空和地球的氧氣隔絕開了?
    大氣層的成分主要有氮氣,佔78.1%;氧氣佔20.9%;氬氣佔0.93%;還有少量的二氧化碳、稀有氣體(氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣)和水蒸氣。大氣層的空氣密度隨高度而減小,越高空氣越稀薄。大氣層的厚度大約在1000千米以上,但沒有明顯的界限。整個大氣層隨高度不同表現出不同的特點,分為對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層,再上面就是星際空間了。
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    太空幾乎是一個完美的真空,充滿了宇宙的空洞。簡而言之,地心引力是罪魁禍首。但是要真正理解我們宇宙的真空,我們必須花點時間來理解真空到底是什麼。那麼,什麼是真空,為什麼太空不是真正的真空呢?根據定義,真空是沒有物質的。太空幾乎是絕對的真空,不是因為引力,而是因為它幾乎是空的,這種空導致了極低的壓力。
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