真空在普通人的認(rèn)識(shí)里,大概就是空無(wú)一物,什么也沒(méi)有的地方吧。一提到真空,你腦海里可能馬上會(huì)浮現(xiàn)出熱水瓶?jī)?nèi)膽的雙層抽真空結(jié)構(gòu)、電燈泡以及空曠的宇宙空間。如果要你僅憑手中工具,快速制造一個(gè)真空,你如何做到呢?你可以把一個(gè)飲料瓶裝滿水,倒置在水中,飲料瓶上部就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)并不嚴(yán)格的真空。
之所以說(shuō)并不嚴(yán)格,是因?yàn)檫@個(gè)所謂的真空里含有不少物質(zhì),如空氣、水分子等,熱水瓶、電燈泡及甚至宇宙空間也不是嚴(yán)格意義上的真空,里面還殘留著沒(méi)有抽盡的空氣、氫原子等。那么,假如有一種方法,能把這些物質(zhì)都移出去,我們是不是就找到純凈的真空了呢?比如在外太空里,平均每立方米只有幾個(gè)粒子,我們可以在這幾個(gè)粒子之間,用一個(gè)小瓶子隔出一個(gè)小小的空間,這個(gè)空間里就可以沒(méi)有任何物質(zhì)了,這個(gè)空間是不是就是絕對(duì)真空了呢?
我可以負(fù)責(zé)任地告訴你,絕無(wú)可能!隨著希格斯場(chǎng)、弦論等新物理概念、理論的提出,真空變得越來(lái)越熱鬧,下面我們就來(lái)看看這塊所謂的絕對(duì)真空里有多少東西。
1、宇宙微波背景輻射。宇宙中充滿了大爆炸留下的微波背景輻射,這是一種電磁輻射,可以讓電視機(jī)產(chǎn)生雪花點(diǎn),這個(gè)小小的空間當(dāng)然不會(huì)被它遺忘。你要不信,搬個(gè)電視機(jī)去試試?
(反中微子探測(cè)器內(nèi)部)2、中微子背景輻射。宇宙大爆炸同樣留下了大量的中微子背景輻射,超新星爆發(fā)和恒星熱核反應(yīng)也產(chǎn)生大量中微子,彌漫在整個(gè)宇宙中,貢獻(xiàn)了暗物質(zhì)的一部分,被稱為熱暗物質(zhì)。這個(gè)小小空間無(wú)時(shí)無(wú)刻不被數(shù)以億萬(wàn)計(jì)的中微子光顧,夠得忙了,讓我們靜靜地離開,等它去招待遠(yuǎn)古的客人吧。
(暗能量和引力作用下的星系)3、暗能量。一種觀點(diǎn)認(rèn)為暗能量是由新宇宙常數(shù)產(chǎn)生的排斥性的萬(wàn)有引力,彌漫在整個(gè)宇宙中,對(duì)宇宙的膨脹起著決定性作用。只要時(shí)間足夠長(zhǎng),這個(gè)小瓶子,包括組成它的原子,都會(huì)被暗能量逐漸撕裂,飄散在整個(gè)宇宙空間里。宇宙里最不缺的就是時(shí)間,不是嗎?
(量子漲落)4、量子漲落。在量子力學(xué)里,真空并不是“真”空,充滿著零點(diǎn)能,沸騰著普朗克尺度下的量子漲落,不斷產(chǎn)生虛粒子對(duì)又馬上湮滅,忙得不可開交。量子漲落中形成的小通道就是蟲洞,可以通向另一個(gè)宇宙。你遠(yuǎn)遠(yuǎn)地在旁邊看看就好,那種山呼海嘯般的劇烈漲落看著都讓人心驚膽顫,而且真空零點(diǎn)能大得荒謬,一不小心就可能創(chuàng)生一個(gè)新宇宙,你就會(huì)被空間暴脹以超超超光速給推到不知哪個(gè)角落里去了。
(希格斯場(chǎng)賦予粒子質(zhì)量)5、希格斯場(chǎng)。希格斯場(chǎng)像彌漫整個(gè)宇宙的海洋,各種粒子在其中裸泳,和它發(fā)生相互作用被賦予質(zhì)量,希格斯場(chǎng)決定著宇宙中可見物質(zhì)的生死存亡,所以希格斯粒子被稱為上帝粒子。這是一個(gè)新穎優(yōu)美的概念,想想看,我們沉浸在浩瀚的希格斯海中,本來(lái)沒(méi)有質(zhì)量,一舉手,一投足,身上的粒子在海洋中運(yùn)動(dòng),我們的身體便產(chǎn)生了質(zhì)量,多奇妙??!
6、引力場(chǎng)。愛因斯坦提出,真空就是引力場(chǎng)。這個(gè)不好多說(shuō)。
(卡拉比丘空間)7、蜷縮維。弦理論認(rèn)為,整個(gè)宇宙是十維空間,宇宙大爆炸的時(shí)候有三維展開,其余維度都蜷縮在了極小的普朗克尺度下,三維空間的每個(gè)點(diǎn)上都有一個(gè)六維的卡拉比丘空間,無(wú)處不在。據(jù)說(shuō)在卡拉比丘空間里怪事層出不窮,人的身體可以七繞八纏,布滿整個(gè)空間,肚臍眼可以看到自己的后腦勺,腦袋可以從嘴巴里鉆出來(lái),手可以繞到肚子里面去,眼睛從很多個(gè)洞里繞出來(lái),可以赫然發(fā)現(xiàn),自己的尾椎骨竟然就在眼前。真空到這個(gè)份上,不但會(huì)產(chǎn)生密集恐懼癥,只怕還要精神分裂。
其它還有不斷路過(guò)的伽瑪射線、宇宙射線以及光、電磁輻射等等,總之宇宙中不可能存在絕對(duì)的真空,任何時(shí)候任何地方都有無(wú)數(shù)的物理現(xiàn)象發(fā)生,由此看來(lái),真空也是蠻拼的的啊。要尋找絕對(duì)真空,唯一的可能只有到普朗克尺度(長(zhǎng)度,1.62×10^-35米,時(shí)間,5.39×10^-44秒)下,只是在那樣一個(gè)尺度之下,空間和時(shí)間都已失去了意義,皮之不存,真空焉附?
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