真空,从字面意思理解,就是“空无一物”,什么都没有。通常情况下,我们认为把一个密闭容器里的空气全部抽干之后,就是真空环境。
但事实果真如此吗?
并不是。且不说我们能不能把空气全部抽干,即使能,也并不代表容器里面就是真空环境,因为还有各种我们看不见的东西存在,比如说能量辐射,无处不在的中微子等,尤其是中微子,每时每刻都是数以万亿计的中微子穿过我们身体,但我们就是感觉不到。
现实中,我们很难把所有的能量辐射,中微子等看不见的物质彻底清除。有人可能会说,理论上是可以做到的。
确实,理论上讲我们确实可以把所有的中微子都清除掉,然后让密闭的容器与外界彻底隔绝。这样的话,容器里的环境就是真空环境了?
并不是。因为如果说中微子可以清除掉,但是容器里面还存在着时空结构,无论如何我们是不可能把时空清除掉的,因为万物存在的根基就是时空,没有了时空一切都不复存在。
你可能会说,时空是物质吗?确实,时空是一种抽象概念,我们很难直观地感受到时空的存在。广义上讲,时空也属于物质的范畴,只不过并不是我们平时所说的物质。
那么,如果说时空不算物质的话,是不是意味着密闭的容器里就真的是真空环境了呢?
仍旧不是!要明白这点,首先我们必须放弃对大自然感受的基本自觉,必须放弃“真空就是空无一物”的直觉。即便你真的把密闭容器里的所有物质都清除掉,那里仍旧不是空无一物。不但不是,你认为的真空环境里面全是东西,非常热闹,甚至比我们所在的现实世界还要热闹。
你肯定会质疑:别胡闹了,这怎么可能?真空里怎么可能全是东西?
让我们想象一个真空的环境,就拿刚才所说的密闭容器来说吧。按照量子力学诠释,那里并不是空无一物,只是平均来讲是空无一物,但并不代表真的什么都没有。
该如何理解这句话?
这就像你有一个银行账户,今天你存入一百元,明天又取出一百元,这样你的银行账户里面的钱就是零,账户余额为零。
而真空拥有一种特殊的本领,就像一个无敌的会计,它具有赊借的本领,只不过赊借的并不是钱,而是能量。
真空能从未来赊借能量,然后迅速归还能量,只要归还的速度足够快就行。
这种现象具体的体现是这样的,赊借的能量通过正反粒子对的形式表现出来。也就是说,正反粒子对能通过赊借能量的方式凭空衍生出来,然后瞬间湮灭消失。
这种现象被称为“量子涨落”,或者“量子起伏”。也就是说,绝对的真空是不存在的,因为真空中随时会上演量子涨落,不断衍生出来虚粒子对,让真空表现得非常活跃。
这就是真空的奥秘,真空也拥有能量,而且是很大的能量,因为虚粒子对本身就是能量。
有人可能会质疑,这种能量有什么意义呢?即便能衍生出来但之后又瞬间消失了,最终还等于没有。
如果按照我们熟悉的经典物理来理解量子涨落,确实没有意义,我们无法利用量子涨落的能量。但诡异的量子世界不是我们熟悉的经典物理能解释的,我们熟悉的大自然法则在量子世界里全部失效。
因为量子世界的核心是不确定性,那里的一切都只能用概率去描述,这意味着任何可能性都会发生在量子世界,包括完全颠覆我们认知的可能性,甚至颠覆因果律的可能性都会上演。
比如说刚才所说的量子涨落,通常情况下衍生出来的虚粒子对确实会瞬间湮灭然后消失,但由于不确定性的存在,在某个偶然情况下,衍生出来的虚粒子对并没有湮灭消失,而是保留了下来,虽然这种可能性非常小,也非常很长很长的时间才可能出现,但只要时间足够长,一定会出现。
而且,不确定性原理表明,只要时间足够短,能量就可以非常大,这意味着量子涨落的能量可能会非常大,甚至可以趋于无穷大。而无穷大的能量意味着什么,宇宙大爆炸瞬间的奇点就拥有无穷多的能量,难道宇宙大爆炸与量子涨落有什么关系?
科学家的确这样认为,其他是这样猜测的。我们的宇宙就是某一个极大量子涨落而产生的。在极短时间内发生了极大的量子涨落,从而出现了极高的能量,也是我们宇宙诞生的基础。
你可能还会质疑:这不是违反了能量守恒定律了吗?刚才说了,量子世界本来就是完全颠覆我们传统认知的诡异世界,宏观世界的物理定律不再适用于量子世界,不确定性才是量子世界的核心所在。通俗来讲,不确定性意味着一切皆有可能!
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