宇宙真空是什麼狀態?為什麼引力會讓宇宙更空曠?

2020-09-19 麥克斯韋妖妖靈

真空從我們正面的意思來理解就是一個空間裡什麼東西都不存在。我們生活中經常會聽到真空包裝、真空吸塵器,我們同時也知道我們太空是處於真空的。以前也有人告訴我們因為太空中沒有空氣,因此它是真空的。那麼真空究竟是一種什麼狀態呢?

太空是真空的,但它並不是絕對的真空。這又是什麼意思呢?有絕對真空的存在嗎?

吸塵器原理

我們生活中使用的吸塵器的時候,裡面的風扇開始工作,把空氣一直推到排氣口,因此風扇前面粒子的密度就增加了,空氣的壓力也增加了。但是此時,風扇後面的粒子密度降低了,低於外部的氣壓,因此此時在吸塵器當中產生了一種壓力差,這種壓力差產生了吸力。所以吸塵器的核心原理就是壓力差產生吸力的一個過程。

真空概念

真空是一個物理學的概念,就是指給定的空間內低於一個大氣壓力的氣體狀態。如果以真空吸塵器為例的話,就是當吸塵器內部的空氣被排除之後,內部的壓力開始降低,從而壓力小於標準大氣壓,因此其內部產生了一個部分真空的狀態。

太空有多空

太空當中非常的空曠,平均密度非常之小,而且遠遠小於地球上的實驗室所能創造出來的「空曠」。因此宇宙中的空,導致了它的氣壓極低,因此也就創造出了這種真空的極低氣壓的環境。

但是在太空的概念中,真空就是字面上的意思,太空雖然很空曠,但是裡面仍有其它的物質。但是為什麼在天空中有億萬個天體,甚至還有人們尚未探測到的暗物質,為什麼認為太空是真空的呢?


我們對太空的了解很多是對行星、恆星、星系、星團等存在的物質的理解,我們更關注的是太空當中稠密、擁擠的這一部分,因此我們似乎很難想像億萬個天體聚集在一個空間中,這空間卻仍接近虛無的一個狀態。但實際的情況就是,天空中的大部分地方都是空的,空空如也。

引力讓宇宙更空曠

宇宙的平均密度是每立方米5.9個質子,而地球的密度是5507.85千克/立方米,這麼一對比宇宙真的太過於空曠了。因此雖然宇宙中的天體非常多,但是相對於宇宙的體積來說,它們卻幾乎可以忽略不計。

我們知道,在宇宙中的兩個天體是會相互吸引的,也就是說很多物質會圍繞在其它的物質周圍,因此引力會把物質之間的距離拉得更近。隨著它們的靠近和融合,物體的質量就開始變大,然後它們的引力又得到了進一步的增強,然後又有能力來吸引更多的物質加入它們的隊伍。

在巨大的引力在吸引周圍的物質的時候,它們之間的空間被抽離了,因此宇宙之間的真空就存在了。


我們知道,宇宙起源於一場大爆炸,在大爆炸之後宇宙中的物質均勻地分散在了各個地方,我們可以將其理解成空氣中密密麻麻的水霧。但是在時間的累積下,引力將這些物質聚集了起來,慢慢演變成了天空巖石、星團、小行星、恆星、星系等,而在這些巨大的物體之間則是空空如也的星際空間。

當然這些星際空間中不完全是空無一物的,可能每立方米中一個亞原子都不到。此外,我們的宇宙一直處於一個膨脹的狀態,基本上能夠保持空無一物的狀態。

小結:

太空的真空我們可以從字面上理解,就是真的空。太空的密度只有每立方米5.9個質子,遠遠小於我們地球的密度,正是因為太空很空曠,因此整個太空中都處於一個氣壓極低的狀態。

但是為什麼天空中有億萬個天體,它仍然這麼空曠呢?首先我們的太空一直處於一個膨脹的狀態,其次雖然天空中有很多天體,但是天體和天體之間的星際空間基本上就是空無一物的。

引力讓太空中的物質相互吸引,讓物質原本存在的空間被抽離,因此引力讓太空顯得更加空曠。

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