Question

真空是有什么构成的？

Answer 1

分类: 理工学科
问题描述:

不要跟我说真空什么都没有，如果什么都没有的话，那么空间本身也不会被包含在内。那么真空是有什么构成的呢？

解析:

真空是指没有任何实物粒子存在的空间，地球以及星球中间的广大太空就是真空。物理学上的真空，是指稀薄的气体状态，又可分为高真空、中真空和低真空。一般是用特制的抽气机得到真空的。它的气体稀薄程度用真空计测定，现在已能用分子抽气机和扩散抽气机得到1/1011大气压的高真空。真空在科学技术，电真空仪器，电子管和其他电子仪器方面，都有很大用途。

真空

vacuum

按其词源本义是虚空，即一无所有的空间；按现代物理

的观点，真空不空，其中包含着极为丰富的物理内容。

人类关于真空的认识经历了几次根本的变革和反复。古希腊德谟克利特的原子论认为所有的物质都是由原子组成，原子之外就是虚空。17世纪R.笛卡儿提出以太漩涡说，认为空间充满了以太，并用以说明行星的运动。不久I.牛顿建立以运动三定律和万有引力定律为基石的牛顿力学，成功地解决了行星绕日运动问题，引力被认为是超距作用的，无需以太作为传递媒介，从而否定了以太论。19世纪发现光的波动性，认为波的传播必须依靠介质，特别是后来发现了电磁场的波动性，以太论再度兴起，认为宇宙中不论何时何地，任何物体内无不充满了以太，光和电磁波被解释为以太的机械振动。后来虽然在观念上有所变化，把光和电磁波看成电磁场的振动，但以太仍然保留着某种绝对的性质，它可以看成是描述万物运动的绝对静止的参考系。19世纪末20世纪初各种试图探测地球相对于以太运动速度的实验均告失败，A.爱因斯坦建立狭义相对论，再次否定了这种作为绝对静止以太的存在。稍后，爱因斯坦在用场论观点研究引力现象时，已经认识到空无一物的真空观念是有问题的，他曾提出真空是引力场的某种特殊状态的想法。

首先给予真空崭新物理内容的是P.A.M.狄拉克。狄拉克于1930年为了摆脱狄拉克方程负能解的困境，提出真空是充满了负能态的电子海。当负能态的电子吸收了足够的能量跃迁到正能态成为普通电子时，电子海中才能留下可观测的空穴，即正电子。从体系的能量角度考查，这种情况比只有电子海的真空状态要高，因此真空就是能量最低的状态。从现代量子场论的观点看，每一种粒子对应于一种量子场，粒子就是对应的场量子化的场量子。当空间存在某种粒子时，表明那种量子场处于激发态；反之不存在粒子时，就意味着场处于基态。因此，真空是没有任何场量子被激发的状态，或者说真空是量子场系统的基态。

关于真空的近代认识不再是哲学上的思辨，而是可通过实验来检验的。有不少现象都需要用真空的近代观念予以说明。例如氢原子能级的兰姆移位和电子的反常磁矩，实验上已经以非常高的精度证实了真空极化的效应；高能正负电子对撞湮没为高能光子，反之高能光子可使真空激发出大量的粒子，也是很好的明证。对于真空的认识尚属初级探索阶段，物理学家还在探索真空自发破缺和真空相变等问题，必将推动物理学的进一步发展。

真空具有如下性质：真空非无，并非什么都没有，它是所有粒子共同的基态，可以这么说，粒子就被激发的真空，真空就是未被激发的粒子，粒子的存在就体现于可以被作用，或者更确切的说，粒子就是一种作用，任何脱离真空的所谓绝对的孤立的粒子是不存在的，真空时刻都处于一种动态的平衡中，粒子的每一个变化都离不开与真空的互动，粒子和真空的互动是无时无刻都在进行中的，任何绝对静止的物质是不存在的，粒子的本质在于的空性。