宇宙真空中的能量:为什么真空并不是真正的“空”?

米奇公正评世界 2024-12-23 10:24:45

文|肉肉

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说到对宇宙第一印象,大家一定会想到“真空”两个字。

从字面意思上看,会有种空气中什么都没有的存在。

但在科学家的研究中发现,真空并不是我们传统理解的“空”。

真空是什么

在学物理的时候、或者说在我们认知宇宙中的存在时。

谈到最多的就是真空。

在不了解真空的时候,就给人一种宇宙中的空间,充满着完全不存在于物质与能量的东西。

就好像是一片虚无一样。

像我们有些在地球上没有办法做到的实验,在宇宙中就可以做到。

最大的因素之一,就是真空的存在。

在经典物理学的范畴下,真空应该是像我们认知一样,是一片绝对的虚无之地。

这里面不存在任何的粒子、能量。

不过,随着量子力学的演研究发现,真空其实打破了我们的认知。

早在1641年有一位数学家,将一根管子里面加满了水银。

然后再将这些水银,通过管子倒在另一个装满水银的容器中。

在这时候,管子里面的水银和容器里面的水银,会出现一段空白的空间。

这个部分就是真空状态。

而这也是向外界证明了,大气压强的存在。

在这位数学家提出这个概念之后,有不少人并不相信有大气压的存在。

于是在另一个科学家听到之后,便开始了论证过程。

他做了两个球形物体,将里面灌满水。

随后将两个球形紧紧的贴合在一起,再将里面的水抽干。

这就形成了真空状态。

于是找来了两匹马,让它们分别朝两个方向奔跑。

结果这两个球形一点分开的意思都没有。

之后还是又加大力度,才将两个球形分开。

这个实验也是向外界证实了,真空是真实存在的。

看到这里我们也能发现,真空就是一种物理状态,里面没有任何人气体、物质或者是能量的空间。

我们知道和真空有关的,最熟悉的知识点就是,在真空状态下,声音是没有办法传播的。

但是电磁波可以,这也是为什么我们常说光在宇宙中,传播速度最快。

因为在宇宙的分布中,大部分是接近真空状态的。

不过,在宇宙中真正的绝对真空是不存在的。

哪怕从宇宙中的真空中,将所有物质都移除,我们依然会看到光的存在。

当然买这个光是由我们之前说过的,电磁波的形式存在的。

直到量子力学的出现,让真空打破了在经典物理学的中的概念。

量子涨落

在量子视角中华,真空是充满了“虚无”的能量,这种现象叫量子涨落。

比如我们在量一个尺寸,测量了10次,每次的结果都不一样。

这时候我们就要取一个平均值。

又因为我们一直在测量的过程中,和平均值有所不同。

这个相差的数值就是我们的偏差,而它的结果可以是正数也可以是负数。

所以当我们测量的尺寸,和平均值有区别的时候,这就是涨落。

而这个可负可正的结果,就是对涨落的一个具体解释。

在量子力学中,一个粒子出现的位置是随意的,

按照上面的内容来推算。

这个位置就是对量子力学平均值的偏离叫做涨落。

因为这种偏离和量子力学的本质有区别,所以这种就叫量子涨落。

在空间中,即便看起来没有物质。

但实际上,仍然会出现一些能量的变化,不断的产生和湮灭微观粒子。

这些粒子又不是我们能够观察到的。

用我们传统的方法也没有办法直接观测到。

也就是说它们的存在,只能通过实验来推测出来。

量子涨落可以说是为真空作出了新的解释,它不是我们理解的肾么都没有。

而是在人类无法观测到的能量中,有一股潜在力量。

真空中的物质。

人类能够观察到的量子涨落,最关键的一个现象就是,虚粒子的产生。

我们可以将虚粒子理解为,在宇宙真空中,偶然出现的粒子对。

它们会在非常短的时间里面出现并消失。

那有些人可能会说,虚粒子既然消失的这么快,怎么看都像是电影情节推断出来的。

但其实,虽然听起来玄幻,虚粒子已经被科学家们实验验证了出来。

虚粒子看起来存在的时间很短,没有给人类直接观测留下条件。

不过它们的存在,可以通过影响其它粒子或场的行为,间接的去体现出来。

像著名的“卡西米尔效应”就是论证了这一点。

在两个非常靠近的平行金属板之间,因为真空中虚粒子的存在。

这两块板会有非常小的吸引力。

这个效应就是虚粒子短暂出现和湮灭引发的结果。

这就更加直观的证明,真空不是空的,而是一个非常活跃的领域。

真空中的能量,不仅仅是在微观层面上影响到物理现象。

宇宙中的宏观结构,也可能有所体现。

像科学家就认为,真空可能和宇宙的膨胀有关。

在宇宙大爆炸之后,宇宙并没有逐渐的静止下来。

相反则是用一种加速的方式在不断的扩展。

这种宇宙膨胀,很有可能是由暗能量驱动的。

而这神秘的暗能量则是来自于真空中的能量。

这样的想法非常的大胆,不但让人们了解到宇宙真空并不是“空”。

它竟然包含着可能影响整个宇宙的能量。

也就是说,在未来,科学家们的研究

会向人类揭示,这些能量对于宇宙演化的影响。

宇宙膨胀是随着时间的推移在加速,还是因为某种原因逐渐减缓。

通过研究宇宙中的真空,我们不光认识到这里面有着巨大的能量。

甚至还有可能,我们会实现像电影情节中,研究出新的科技成果。

对于真空中的能量,科学家们已经开始探索,怎么从这些看不见的领域中,提取出来这些能量。

当然虽然现在还是有点科幻的味道,但随着科技的发展。

相信在未来我们能够利用量子涨落或者虚粒子,来改善我们的生活。

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米奇公正评世界

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