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真空能量:隱藏在真空中的秘密

2024-08-21科學

真空,空無一物。根據量子力學的奇怪規則,它實際上充滿了無窮無盡的能量,也就是真空能量。

量子力學超級奇怪。量子的一個教訓是,粒子,比如電子、光子、微中子等等,並不是它們看起來的那樣。相反,我們在自然界中看到的每一個粒子實際上都只是一個更大、更宏偉實體的一小部份。這些更大的被稱為量子場,這些場浸透了宇宙中空間和時間的每一點。

每種粒子都有一個量子場:一個是電子場,一個是光子場,以此類推。這些場對我們來說是看不見的,但它們構成了存在的基本組成部份。它們不停地振動和嗡嗡作響。當磁場以足夠的能量振動時,粒子就會出現。當磁場減弱時,粒子就消失了。(另一種看待這個問題的方式是,我們所說的「粒子」實際上是量子場的局部振動)。當兩個粒子交互作用時,它實際上只是兩個量子場交互作用。

所以,如果你想一下構成你身體的所有粒子,所有的電子、質子和中子,這些粒子只是跨越整個宇宙的實體的局部振動。

這些量子場總是在振動,即使這些振動不足以產生粒子。如果你拿一個盒子,把所有的東西都清空 —— 所有的電子,所有的光子,所有的微中子,所有的一切 —— 盒子裏仍然裝滿了這些量子場。因為這些場即使在孤立的情況下也會振動,這意味著,盒子裏充滿了看不見的真空能量,也就是零點能量 —— 這些基本振動的能量。

這意味著宇宙的真空確實是由某種物質構成的。不存在真正的真空;無論你走到哪裏,總有振動的量子場。

我們知道真空能 —— 量子場的不斷沸騰和振動 —— 與日常世界交互作用。例如,原子內部的電子偶爾會移動到遠離原子核的更遠的軌域上。電子沒有理由回去,直到它們被量子場推擠,促使它們回到正常的軌域位置。

我知道這聽起來很奇怪,很新奇,但這是真的。在宇宙中,無論你走到哪裏,總會有一些東西。

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