真空极化现象,说明真空不空!

真空极化,是一座沟通量子与相对论的桥梁

真空的概念,大家并不陌生。但真空极化很多人不知道。但其实在本书中并不是第一次提到。而且真空不空的案例,在《变化》中,以及本书中都已经讲了。所以在本章中不会出现案例了。

首先大家要知道,真空和真空极化是两个概念。看看它们的定义,就知道了。

真空:真空是一种不存在任何物质的空间状态,是一种物理现象。在真空中,声波因为没有介质而无法传递,但电磁波的传递不受真空的影响。粗略地说,真空是指在一区域之内的气压远远小于大气压力。真空常用帕斯卡做为压力的单位。

真空极化,是一座沟通量子与相对论的桥梁

目前在自然环境里,只有外太空堪称最接近真空的空间。

真空极化:在量子场论里,尤其是量子电动力学, 真空极化是一个在背景电磁场中产生电子-正子虚粒子对的过程。 产生的虚粒子对会改变原本电荷和电流的分布。 有时这被视作规范玻色子(光子)的自身能量(self energy)。 1997年,日本TRISTAN粒子加速器观测到真空极化的现象。

根据量子场论,一个包含作用粒子的基态(或真空态)不单纯只是个空无一物的空间, 它包含了存活时间很短虚正反粒子对,从真空中产生并彼此湮灭。

部分正反粒子对带有电荷,例如正负电子对。 这类的粒子对会形成电偶极矩。在电磁场的作用下粒子对会产生位移,并且反过来影响电磁场。 (部分的遮蔽效应或介电质效应) 因此场的作用会比原先预期的来得小。 而这个虚粒子对转向的过程就是真空极化。

粒子-真空相互作用的效应。按照近代物理学的观点,真空不是虚空,而是量子场系统的基态,具有复杂的结构。处于基态的量子场在不断地振动,具有零点振动能,且具有相互作用(包括自作用),真空中各种量子场不断地有各种虚粒子在产生、消失和转化。

真空极化,是一座沟通量子与相对论的桥梁

在某种意义上真空像是介质,类似于电磁学中电场对电介质的极化,真空与外电磁场的相互作用产生真空极化。真空极化反过来会影响粒子的性质,导致可观测的后果。

氢原子能级的兰姆移位和电子的反常磁矩是其典型的两个实例。实验观测的结果与量子电动力学考虑真空极化效应的计算结果,在非常高的精度上完全符合一致,证实了真空极化效应。

在量子力学里,真空并不意味着没有任何场、粒子或能量。量子真空是一种能量为最低的状态,它只是被称作“真空”而已,实际上能量严格为零的状态是不可能存在的。

真空极化,是一座沟通量子与相对论的桥梁

“真空”是物理学中最富有迷惑性的概念之一。当在量子水平上观察时,真空并不是空无一物,而是充满了接连不断产生和消失的基本粒子对,如电子-正电子对或夸克-反夸克对。这些真空中随机产生的粒子其实也是真实的,但是它们的寿命非常短。

在Marcel Urban及其同事的研究当中,他们第一次建立起了描述真空磁性和极化性质的量子理论,即真空的“磁导率”和“介电常数”,这两个参数决定了光速,它们与真空中单位体积中的虚粒子数量相关。因此,从理论上来讲,光速并不像传统物理学中认为的那样是固定的常数。

真空极化,是一座沟通量子与相对论的桥梁

光子传播时间的涨落估计值在每平方米5*10^-17秒,这是可以借助于最新超快激光进行实际检验的。另一方面,Leuchs 和Sanchez-Soto把真空中的“带电虚粒子”描述为由于真空极化而产生的电偶极子。

所以说,真空极化是这样的,真空不空,真空具有能量。也可以等价的说真空具有物质属性。

在真空状态下,空间不是一无所有,会出现量子涨落现象。所以时空微扰是一定存在的。

结合上一章薛定谔的猫,多强调一点,任何物理系统,都无法保持完全独立。

真空极化,是一座沟通量子与相对论的桥梁

我看到有的人说真空极化理论挑战相对论? 我不理解这样的想法,真空极化怎么挑战相对论?

相反,我认为真空极化,不但不会挑战相对论,更是和相对论有一直的方向。真空极化现在多用于量子场论之中,尤其是量子电动力学。但真正极化也表面时空的物质性,真空不空,即时空能量处处可见。

而广义相对论就是时空引力理论。我在科普书籍《变化》中也反复强调,引力是时空的性质。爱氏的场方程是一个非线性波动方程。也就是说方程体现了它的开放性,复杂性。

真空极化,是一座沟通量子与相对论的桥梁

在广义相对论中,大家也都会认为时空是具有能量。这与真空极化效应并不矛盾。反而是相辅相成的。

引力是时空性质,真空极化是时空能量微扰【以产生虚粒子对等形式表现】。所以以真空极化作为跳板,连接量子力学和相对论。也就是通过这个效应,来建立包含引力理论的标准模型值得我们思考和探究。这个方向非常好。

就像我在科普书籍《变化》中所说的,引力量子化的难点是爱氏理论时空背景弯曲的问题。所以引力的起源,引力量子化的根本是时空量子化。

摘自独立学者,诗人,作家,国学起名师灵遁者量子力学书籍《见微知著》

0 个评论

要回复文章请先登录注册

  • 上世纪40年代国内真空包装技术才刚刚起步,由于塑料薄膜的出现,大程度的加快了我国真空包装行业整体发展速度,如今,为了更加适应市场需求,...使我国真空包装机械设备开始朝着智能
  • 详细内容:SZ水环真式泵概述 SZ水环式真空泵及压缩机是用来抽吸或压缩空气和其它无腐蚀性溶于水的气体,以便在密闭的容器中形成真和压力。适合于矿山、化工、轻工、食品工业等用于真空...
  • 2.4、卫星接收机 卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调,解调出卫星电视图像信号和伴音信号。卫星广播电视信号的极化方式。...因前两种极化不常用,只介绍垂直极化(V
  • 将平板天线拆开改变原极化针的旋转方向,原先是弹簧向左边绕的即为左旋极化(见下左图),改变为弹簧向右边绕即为右旋极化(见下右图)。下左图是原先未改的平板天线,可以用来接收左极化...
  • 2、真空段黏度合适(温度太高、太低、过润滑现象);3、真空段螺杆组合合适(螺杆与机筒真空的准确性、反向输送及剪切的位置);4、真空太大;5、喂料与主机转速匹配;分
  • 2、真空段黏度合适(温度太高、太低、过润滑现象);3、真空段螺杆组合合适(螺杆与机筒真空的准确性、反向输送及剪切的位置);4、真空太大;5、喂料与主机转速匹配;分析:一)设备上调整
  • 水环式真空泵故障现象可能原因水环式真空泵排除方法电机起动;无声音两根电源线断裂检查接线电机起动;有嗡嗡...电机轴承故障必要时排清洁泵,修正叶轮间隙 换叶轮 换轴承电机开动时,电
  • 日前,国内首套星载全极化微波辐射计真空定标装置成功研制,该装置将保证全极化辐射计测量结果准确有效,为其探测提供可靠的溯源手段和技术保障,实现与国际溯源链进行量值溯源。...