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真空并不是虚空,而是一种特殊的物质形态
真空是一种不存在任何物质的空间状态,地球上没有的真空,化学、物理及工程常见的超高真空腔体,每立方厘米也有约100个左右粒子,整个宇宙的平均密度为几个立方米一个粒子,也不是的真空,可以说真空是不存在的。随着人类认知水平的不断提高,所谓的真空益发变得扑朔迷离,真空充满了各种各样的神秘物质,真空不仅不空,而且还忙得一塌糊涂。让我们真空腔体来看看真空里都有些什么东西。
电磁波:宇宙中充斥着光线、电磁波,真空当然也概莫能免,即使在极其空旷少有物质的黑暗空间,宇宙微波背景也遍布每个角落,这是来自大爆炸的灰烬,2.7K的温度“温暖”着每一寸时空。
中微子:一种基本没有什么质量的粒子,由放射性衰变或核反应等现象产生,地球上每平方厘米的区域每秒钟都会穿过来自太阳的650亿个中微子,真空很空,你把一立方厘米的空间塞下650亿个什么东西试试?
宇宙射线:宇宙射线是来自外太空的带电高能次原子粒子,宇宙射线来自哪里仍然是一个谜,不过普遍认为有超新星爆发和活动星系的功劳。近地轨道上的宇航员,身体每秒钟会受到约5000个离子的轰击,数量不算少吧?
引力子:一种尚未发现的粒子,传递物体间的引力,在宇宙中无处不在。引力波是时空本身的波动,真空?嗯哼,你能逃得了?
暗物质、暗能量:正常物质在宇宙中仅占5%,暗物质暗能量充满宇宙空间,真空能空吗?
虚粒子对:普朗克尺度下的量子涨落布满每一寸时空,粒子和反粒子组成的虚粒子对在其中不断创生和湮灭,真空不仅很忙,而且能量巨大,真空零点能甚至可能大到无穷,未来我们星际航行、时间旅行可能都得从真空中汲取能量。
希格斯粒子:希格斯场遍布整个宇宙时空,各种粒子因为和它相互作用而获得了质量,每一寸所谓的真空都淹没在希格斯海洋里,我们身体的粒子在其中移动感受到阻力,这就是我们之所以有质量的原因,你能说真空什么也没有吗?
时空结构:如果真空定义为什么也没有的空间,那么空间本身又是什么呢?现代科学的研究已经深入触及到时空的本质,弦理论认为时空本身也是由普朗克尺度下最小的时空单元编织而成,时空是舞台,各种物质是演员,演绎着分分合合创生湮灭的宇宙大戏。要寻找真正的真空,除非你超然于宇宙之外,问题是宇宙之外就一定是真空吗?或许只是和我们物理定律不同的另外一个区域而已。只要你说出真空这两个字,它就已经实实在在地装满了物质。
所以真空并不是虚空,而是一种物理现象,一种特殊的物质形态。