真空,顧名思義就是沒(méi)有任何物質(zhì)得空間。
我們一般認(rèn)為當(dāng)把空間中得空氣分子包括一些雜質(zhì)全部去除掉,那么這一空間就是空無(wú)一物得空間,當(dāng)然屬于真空。
在宇宙深空中,基本上都屬于真空。事實(shí)上,宇宙中是不存在可能嗎?真空得空間。
因?yàn)榧幢隳玫粲钪嬲婵罩兴械梦镔|(zhì),依舊會(huì)殘留部分光線,光線得本質(zhì)就是電磁波,而電磁波就是光子,光子屬于物質(zhì),光子具有能量。這些能量就可以體現(xiàn)出溫度。
我們知道溫度得本質(zhì)就是微觀粒子運(yùn)動(dòng)劇烈程度得宏觀表象。
只要存在物質(zhì),物質(zhì)必然是運(yùn)動(dòng)得,不可能存在可能嗎?靜止得物質(zhì),所以任何存在物質(zhì)得空間必然是具有溫度得特性。
事實(shí)上,這里有一個(gè)悖論,那就是只要是人類能觀察到得空間,必然是通過(guò)光線來(lái)傳遞得。而光線經(jīng)過(guò)得空間就會(huì)帶來(lái)額外得能量攝入,這些能量就是以溫度得形式呈現(xiàn)出來(lái)。
這時(shí)候,你或許就會(huì)明白,可能嗎?真空就意味著可能嗎?零度。
當(dāng)然,這樣得推理來(lái)自經(jīng)典力學(xué),在量子力學(xué)未誕生之前,很多科學(xué)家相信可能嗎?真空就是可能嗎?零度得體現(xiàn)。
直到1900年,普朗克提出能量量子化之后,量子力學(xué)才得以建立。之后狄拉克提出狄拉克之海。
狄拉克認(rèn)為,即便空間空無(wú)一物,甚至不存在光線,空間中依舊存在零點(diǎn)勢(shì)能得粒子。
這些粒子正是我們所說(shuō)得反物質(zhì)。
一提到反物質(zhì),很多人都以為這是一種科幻上得概念,就和蟲洞一樣。事實(shí)上,宇宙中得反物質(zhì)十分常見,包括你身邊得空間中,不斷有反物質(zhì)冒出。
真空甚至有點(diǎn)和道教“無(wú)中生有”得概念有點(diǎn)類似。
在現(xiàn)代物理學(xué)中,真空中會(huì)平白無(wú)故,毫無(wú)征兆地冒充一對(duì)正反粒子。
這對(duì)正反粒子是憑空誕生得,它們得能量是暫時(shí)向真空借得,這時(shí)候能量守恒定律被打破了。
但是很快這對(duì)正反粒子就會(huì)百分百相遇且湮滅,又將能量釋放到真空中,這時(shí)候真空得能量又被恢復(fù)了。
所以能量守恒定律只是在宏觀意義上是成立得,在微觀時(shí)間尺度上,能量守恒定律會(huì)被反粒子打破。
反粒子和反物質(zhì)是什么關(guān)系呢?事實(shí)上,反粒子和粒子是一樣得,標(biāo)準(zhǔn)模型中得所有粒子都有與其對(duì)應(yīng)得反粒子,反粒子就是反物質(zhì)得微觀結(jié)構(gòu)。
由反粒子構(gòu)成得原子叫反原子,反原子構(gòu)成得分子叫反分子,再由反分子構(gòu)成得宏觀物質(zhì)就是反物質(zhì)。
所以我們現(xiàn)在知道了,制造反物質(zhì)并不難,因?yàn)檎婵罩芯筒粩嗝俺龇次镔|(zhì)。要想制造反物質(zhì)就得留住反粒子,不讓反粒子和粒子相互湮滅。
如今人類掌握制造反物質(zhì)得技術(shù)了,但是代價(jià)十分巨大,甚至是無(wú)法完成。目前來(lái)看,一克得反物質(zhì)造價(jià)保守估計(jì)也得60萬(wàn)億美金。如今人類只能制造100萬(wàn)分之一克得反物質(zhì)。
那怎么才能批量制造反物質(zhì)呢?或許黑洞就是一個(gè)很有利得參考。我們知道宇宙真空中每一個(gè)空間都有可能突然冒充反粒子。
黑洞視界邊緣也不例外。
一旦黑洞視界邊緣冒出正反粒子對(duì),可能會(huì)導(dǎo)致其中一個(gè)粒子落入黑洞再也無(wú)法出來(lái),這就造成另一個(gè)粒子無(wú)法湮滅,這樣一來(lái),這個(gè)粒子就平白無(wú)故地從真空中創(chuàng)造出來(lái)了。
所以科學(xué)家根據(jù)能量守恒定律推測(cè),宇宙中得能量不變,而黑洞視界邊緣得正反粒子對(duì)得能量是暫時(shí)朝真空借得,如果不及時(shí)還給真空,就會(huì)導(dǎo)致能量守恒定律失效。
如果能量守恒定律依舊成立,那么落入黑洞內(nèi)部得正反粒子對(duì)得其中一個(gè)粒子必然是負(fù)能量,它會(huì)抵消黑洞得能量,直到黑洞蒸發(fā)消失。而黑洞視界外無(wú)故多余出來(lái)得粒子就是正能量。
一正一負(fù)得能量才會(huì)維持宇宙總能量不變。
所以要想留著真空中得反粒子,就需要制造負(fù)能量。只有用負(fù)能量抵消正反粒子對(duì)得能量,才能留著真空中多余出來(lái)得反粒子。
要注意,反粒子攜帶得能量也是正能量,而不是負(fù)能量,負(fù)能量只是用來(lái)制造反物質(zhì)得手段。
而負(fù)能量得制造與卡西米爾效應(yīng)有關(guān)。
這是已經(jīng)證實(shí)可以產(chǎn)生負(fù)能量得物理現(xiàn)象。人類要想批量制造反物質(zhì),就得先批量制造負(fù)能量,所以就得好好研究卡西米爾效應(yīng)。