導讀:真空是一種很神奇的狀態,真空本來的含義是“沒有物質的空間”,這就意味著真空中真的空無一物,然而事實上可能並非如此!因為科學家研究發現,自然界中並不存在真正意義上的真空,真空也並非一無所有,它甚至存在衰變。
真空不空
在許多人的認知中,真空就是一無所有的意思,但真空在物理學中的定義並非如此。物理學中的真空指的是在給定的空間內低於一個大氣壓力的氣體狀態,基本上只有極少的氣體分子,壓強遠小於105帕的氣態空間都可以稱為真空。
地球周圍的真空
當然,在許多民科的釋義中,真空就是空無一物的意思。其實這並不能算是誤解,畢竟空無一物的空間肯定是真空,只不過它應該是真空最特殊的一種狀態,我們甚至可以將其稱之為“完美真空”!
很明顯,這種空無一物的“完美真空”狀態在宇宙中是不可能存在的!即便是科學家利用各種高階儀器也無法制造出這種真空狀態。而且,從本質上來講,我們的宇宙似乎討厭這種空無一物的真空狀態,因此有科學家認為,即便宇宙中產生了這種真空,也會在瞬間被物質所填滿,根本就不可能真正存在。
空無一物的真空可能根本不存在
不僅如此,科學家研究發現,即便是我們認為的“完美真空”,其實也並非真的是空無一物,因為這樣的真空狀態很可能是一種“偽真空”,它還可以繼續衰變成其它狀態。
真空不空有以下幾個理論支援!
一、絕對零度達不到,真空也不行,這也就說明了真空不空,真空是有能量的。
二、海森堡不確定性原理表明,我們不可能同時精確地測出一對共軛量,所以,可以“空”,不能“無”。因此,在真空中,粒子不停地以虛粒子、虛反粒子對的形式產生,而又互相湮滅,在這個過程中,總的能量保持不變。
三、一個瑞典物理學家小組成功地實現了真正意義上的“無中生有”——首次從真空中創造出閃光。
該小組讓一個特殊元件在磁場中以1/20倍光速移動,並透過改變磁場的方向導致該元件出現“震動”。這樣做的結果是從真空中產生了一束粒子流——這完全符合理論預計。這一不尋常的發現被認為是物理學的一項重大進展,並引起了全世界物理學界的關注。
這一現象基於一個詭異的理論:量子力學。這一理論提出:真空並不存在,所謂的真空中其實充斥著粒子,只是這些粒子太微小,並且不斷地產生和消失,因此難以探測。
四、卡西米爾效應。即在真空中兩片平行的平坦金屬板之間的吸引壓力。這種壓力是由平板之間空間中的虛粒子的數目比正常數目小造成的。
因為真空不空,所以才會有下邊這個概念——真空衰變
衰變是物理學中的一種常見現象,它指的是原子核從高能級向低能級躍遷的過程。而真空衰變也是如此。
在量子場論中有一個假說,認為我們認為的真空其實只是一種偽真空狀態,它可以藉助真空衰變躍遷至另外一種更低能級的真空狀態,而那種狀態才是真正意義上的真空。
真空衰變
這個假說的神奇之處在於,它將偽真空的狀態與我們的宇宙結合在了一起,認為偽真空最終一定會躍遷至更低的能級,但這個躍遷需要一個很漫長的過程,而這個過程就是我們宇宙的壽命。
換句話說,當偽真空完成躍遷的時候,也是我們宇宙終結的時候,或者說我們的宇宙會進入另外一種狀態。
宇宙能級躍遷
當然,這只是一種假說,畢竟沒有足夠的證據能夠證明真空衰變的存在。而且,即便真空衰變真的存在,又有誰能保證躍遷後的低能級真空就一定是最終狀態呢?因此,真空衰變只能是一種可能性,而不是一個成熟的理論。
宇宙中存在海量的物質,科學家至今也沒有弄明白這些物質究竟是從哪裡來的,難道真的是宇宙大爆炸大爆炸出來的嗎?這有點讓人難以信服!於是科學家提出了另外一種可能,物質其實是在真空中誕生的。
我們知道,反物質是這個世界上真正存在的東西,它們與組成我們世界的物質完全相反,當反物質和與其對應的正物質接觸的時候,兩者會相互湮滅,只剩下能量和空間的漣漪。
所以一些科學家認為,或許空間才是一切的根源!物質在空間中誕生,然後又相互湮滅迴歸空間本身。
因此,真空中很有可能無時無刻都在誕生正物質和反物質,但絕大部分都相互湮滅了,只有少數存在了下來,正物質不斷累積,行程了我們如今的宇宙,反物質很可能以另外一種形態存在,而反物質最有可能的藏身之處就是黑洞內部!
反物質可能在黑洞內部
也就是說,看似平靜的真空很有可能在不斷重複著物質的湮滅了誕生,真正空無一物的真空根本就不存在,因為哪怕只是一瞬間,都會有大量物質充斥在真空中,自然就不會有空無一物的真空了。