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音頻科普：-真空真的是空的嗎？-
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音頻科普：-真空真的是空的嗎？-
各位朋友大家好，歡迎收聽本期的《科學(xué)播報(bào)》。大家在生活中可能經(jīng)常聽到“抽真空”這個詞，真空指的是低于一個大氣壓力的氣體狀態(tài)，在我們的認(rèn)知中，真空就代表著“真正的虛空”。不過，真空真的空無一物嗎？真空的概念第一次誕生于1643年，物理學(xué)家托里拆利在實(shí)驗(yàn)時，把裝滿水銀的長玻璃管倒扣在同樣裝滿水銀的盆里，發(fā)現(xiàn)管中的水銀柱總是降到76cm高，而理論上這段空柱子中應(yīng)該是不存在任何東西的，包括空氣。托里拆利就把這段空柱稱為真空。
1800年，托馬斯·楊通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)證明了光是一種波。經(jīng)驗(yàn)告訴那時的人們，波的傳播需要介質(zhì)——水波需要水才能傳播，而人與人對話時的聲波也依賴于空氣才能傳播。既然光可以在真空中傳播，那么真空中一定存在一種可以讓光傳播的介質(zhì)。人們把這種介質(zhì)稱為“以太”，并假設(shè)它無處不在，絕對靜止。但100多年以后，愛因斯坦提出了光速不變原理，建立了狹義相對論，狹義相對論中的諸多理論使得人們相信，以太并不存在。但這并不意味著真空就是“真正的虛空”，相反，量子理論的建立是“真空中什么都沒有”這一理論更大的挑戰(zhàn)。
科學(xué)家們經(jīng)過對原子譜線的觀察發(fā)現(xiàn)，真空中有正電子的蹤跡，這也暗示著真空中可能存在多種物理現(xiàn)象。隨著量子電動力學(xué)的建立，真空的真面目被進(jìn)一步揭開。在量子電動力學(xué)中，電磁波是量子化的。根據(jù)量子動力學(xué)的各種研究，科學(xué)家們得出結(jié)論，真空中并不是空無一物，它充滿了電磁場的量子漲落，也就是說，真空中會隨機(jī)地產(chǎn)生少許能量。因此，真空其實(shí)是一種“基態(tài)”，即能量最低的狀態(tài)。能量可以轉(zhuǎn)移，但總有一部分能量剩余，不能被轉(zhuǎn)移，維持在一種相對穩(wěn)定的狀態(tài)，這也就是我們所說的“零點(diǎn)能”，它是我們所拿不走的。
真空里有什么？真空并不是空無一物，真空里有量子漲落，還有一系列可觀測的物理效應(yīng)。某種程度上說，整個20世紀(jì)的高能物理學(xué)，就是物理學(xué)家們在試圖回答“真空中有什么”這個問題。為了解決這個問題，物理學(xué)家做出了許多著名的假設(shè)，也因此得到了許多重要的結(jié)論和定理?？梢哉f，高能物理學(xué)的發(fā)展，離不開真空。
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1800年，托馬斯·楊通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)證明了光是一種波。經(jīng)驗(yàn)告訴那時的人們，波的傳播需要介質(zhì)——水波需要水才能傳播，而人與人對話時的聲波也依賴于空氣才能傳播。既然光可以在真空中傳播，那么真空中一定存在一種可以讓光傳播的介質(zhì)。人們把這種介質(zhì)稱為“以太”，并假設(shè)它無處不在，絕對靜止。但100多年以后，愛因斯坦提出了光速不變原理，建立了狹義相對論，狹義相對論中的諸多理論使得人們相信，以太并不存在。但這并不意味著真空就是“真正的虛空”，相反，量子理論的建立是“真空中什么都沒有”這一理論更大的挑戰(zhàn)。
科學(xué)家們經(jīng)過對原子譜線的觀察發(fā)現(xiàn)，真空中有正電子的蹤跡，這也暗示著真空中可能存在多種物理現(xiàn)象。隨著量子電動力學(xué)的建立，真空的真面目被進(jìn)一步揭開。在量子電動力學(xué)中，電磁波是量子化的。根據(jù)量子動力學(xué)的各種研究，科學(xué)家們得出結(jié)論，真空中并不是空無一物，它充滿了電磁場的量子漲落，也就是說，真空中會隨機(jī)地產(chǎn)生少許能量。因此，真空其實(shí)是一種“基態(tài)”，即能量最低的狀態(tài)。能量可以轉(zhuǎn)移，但總有一部分能量剩余，不能被轉(zhuǎn)移，維持在一種相對穩(wěn)定的狀態(tài)，這也就是我們所說的“零點(diǎn)能”，它是我們所拿不走的。
真空里有什么？真空并不是空無一物，真空里有量子漲落，還有一系列可觀測的物理效應(yīng)。某種程度上說，整個20世紀(jì)的高能物理學(xué)，就是物理學(xué)家們在試圖回答“真空中有什么”這個問題。為了解決這個問題，物理學(xué)家做出了許多著名的假設(shè)，也因此得到了許多重要的結(jié)論和定理?？梢哉f，高能物理學(xué)的發(fā)展，離不開真空。
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聽說，打賞我的人最后都找到了真愛。
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