本文由公眾號 “把科學(xué)帶回家” 提供
給孩子最好的科學(xué)教育
真空是真的什么都沒有的空間嗎？
那么空間本身算什么？
真的存在空無一“物”的真空嗎？
先看看制造真空的方法。
首先就是吸塵器。這大概是每家每戶必備的家用電器之一了。吸塵器的原理許多人都懂，就是用風(fēng)扇制造一個(gè)低壓區(qū)， 然后這個(gè)低壓區(qū)就會把附近的空氣和灰塵吸進(jìn)來。
家用吸塵器的功率和效果不能和工業(yè)級的相比?？墒羌词故枪I(yè)級的真空機(jī)也會在每立方厘米的空間里留下數(shù)億原子。
對于拿粒子做對撞實(shí)驗(yàn)的物理學(xué)家來說，這樣的“真空”太擁擠了，不能制造出完美的實(shí)驗(yàn)條件。那么，物理學(xué)家們怎樣制造更完美的真空呢？
以大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）為例，在里面運(yùn)行的粒子在十幾小時(shí)里都不會撞到任何莫名其妙的原子。他們的制造工藝主要是用不會釋放分子的不銹鋼做管道，用特殊涂層吸收亂跑的氣體，把管道內(nèi)溫度加熱到200攝氏度排空水蒸氣，然后再用幾百個(gè)真空泵花2周時(shí)間抽空管道內(nèi)的物質(zhì)。
不過，即使是大型強(qiáng)子對撞機(jī)這樣當(dāng)代最強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)儀器也無法制造出理想中的真空，在里面平均每立方厘米的空間里依然有大約10萬個(gè)粒子，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到太空的“真空”水平。在太空里，每立方米宇宙里僅存在1個(gè)氫原子，
當(dāng)然了，即使是這樣太空也不能算真空。假設(shè)我們能去掉一個(gè)空間里的所有原子和分子，那么它就算完美的真空了嗎？
并…不…是…
首先我們還有輻射。宇宙里輻射四處橫行。
我們了解宇宙大爆炸的一個(gè)線索就是至今還在宇宙中回響著的大爆炸的輻射。
來自宇宙的輻射能穿透墻壁和你的身體。以你的身體為例，每秒有大約50個(gè)μ子和1千萬個(gè)來自大爆炸的中微子、3千萬個(gè)來自宇宙微波背景輻射的光子，以及300兆來自太陽的中微子穿過你的身體。
隔絕這些輻射也有辦法。比如，用一些材料，比如水就可以擋掉除中微子以外的輻射。
可是，如果把所有的原子、分子，還有輻射統(tǒng)統(tǒng)去掉，就能得到完美的真空了嗎？
依舊不行...
這是因?yàn)椋臻g本身自帶了一種場，叫做量子場（quantum field）。
由于海森堡不確定性原理的存在，即使不存在任何粒子，量子場永遠(yuǎn)也不會停止振動，這就叫做量子漲落（vacuum fluctuation）。而這種振動意味著巨大的能量的存在。
換句話說，沒有任何粒子的空間本身就包含著能量。能量意味著什么？愛因斯坦質(zhì)能方程告訴我們，能量等同于質(zhì)量。
同時(shí)，量子漲落也和宇宙大爆炸有關(guān)。
想知道它們之間到底有什么聯(lián)系么，歐洲核子研究中心（CERN）的科學(xué)家 Rolf Landua 和 Anais Rassat 在這期4分鐘的 TED ed 節(jié)目里為你解惑。
中文字幕。
