真空与虚空
虚空,通常在宏观物理研究上,我们将虚空等同于真空的概念,真空,简单来讲就是空无一物,在特定区域内不存在任何的物质与能量,但实际上,整个宇宙中都不存在严格意义上的真空区域,即使是在物质极为稀薄的宇宙中,也存在着每10立方米一个原子的物质,这就不符合严格意义上的真空定义,所以我们只能将其定义为近似真空,那么宇宙中真的不存在一块不存在任何物质的区域吗?
或许有,但可能性基本为零,即使我们能够找到一块不存在物质的区域,但是我们也无法找到一个不存在能量的区域,因为能量分为很多种,机械能、内能、太阳能等等,在宇宙大爆炸发生后,由奇点释放的巨额能量,以电磁波的形式快速扩散到整个宇宙,如今在宇宙的各个角落,都可以检测到137亿年前那次猛烈大爆炸的余温,即宇宙微波辐射,
所以从宇宙大爆炸的角度来说,也不存在一块绝对真空的领域,可能有些读者会以绝对零度来反驳,是的,在达到绝对零度的情况下,空间中总能量等于零,但绝对零度仅仅物理理论上的一个极限值,在现实中绝对不可能实现绝对零度。
一种神秘的力:暗能量
另外,我们也可以通过宇宙的受力分析中发现问题,在整个宇宙范围内,天体一定会无时不刻受到万有引力的作用,万有引力是一种吸引力,所以宇宙中的天体应该受到万有引力的作用,慢慢的聚拢在一起,最终恢复到宇宙大爆炸时的奇点状态,但事实上呢?宇宙中的天体不仅仅没有聚拢在一起,反而开始膨胀,而且是加速膨胀,这就意味着在宇宙中一定存在着一种力,这种力量要比万有引力更加强烈,天体因为受这种力的作用,克服了万有引力开始快速膨胀,天文学家称这种力为暗能量,
不过自从暗能量理论被提出后,天文学家研究暗能量的进度就一直停滞不前,原因很简单,因为虽然我们通过分析推导出了这种力的存在,但是这种力似乎像穿上了隐形衣一样,无法被发现,不过可以肯定的是,这种神秘的力一定广泛存在于真空之中,更有一些天文学家怀疑,可能这种力的本来面貌就是真空,从这个角度来看,绝对的真空也是不可能存在的。
以上谈到的是在宏观领域讨论真空这一概念,而在微观领域,我们可以将真空换成另外一个词:虚空。
虚空并不空
说起虚空,最直观的例子就是鱼和水,鱼都是生存在水中的,所以如果从鱼的角度来说,水对于鱼来说就是空间,鱼是感知不到水的存在的,而比鱼更高等的智慧生物却可以感知到水的存在,鱼和水的例子是否引发了这样的思考:我们认为的真空,会不会是一种尚未认知的能量,或者是一种高纬度、但无法感知的空间呢?
从宏观角度来看,物质分布密度与宇宙微波辐射证明了不存在绝对的真空,那么在微观角度,也就是在一个比原子还要小一千万亿亿倍的尺度上,存在绝对的虚空吗?
神奇的量子涨落
如果将空间缩小到如此小的量子尺度内,那么每10立方米一个原子与宇宙微波辐射就无法再约束微观领域,在如此小的量子尺度内,很可能出现一块不存在物质与能量的虚空区域,不过后来量子力学的发展却又将这一猜想否定,量子力学的不确定告诉我们,在量子尺度内,空间不再是连续且平滑的,而是充满着激烈的量子涨落(虚空涨落),虚空中会不断的产生虚粒子,然后不断两者相遇并且湮灭,不过由于量子涨落发生在极小的量子尺度上,所以这些虚粒子的产生、湮灭是无法被观测的,不过量子涨落可以通过反卡西米尔效应证明。
科学永无止境
根据上面的推断,我们可以得出这样的结论:不论在宏观领域,还是微观领域,都不可能存在绝对的真空或者虚空,如此来看,原本我们认为无比熟悉的空间竟然还有这么多的疑点,真空或者虚空的本质是什么?暗能量是否真的就是一种真空能?人们是否真的是水中的鱼?这一切的一切,还有待我们继续研究。