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真空蕴含着“超级能量”,帮助未来人类遨游宇宙

常驻编辑 科普中国 2022-08-17 米尔   真空   能量   金属片   量子力学   粒子   科学家   效应   宇宙   现象   人类   两个   未来

我们经常听到“真空 ”的概念,人们一度认为“把密度的容器里空气抽干”就是真空。但随着人类科技水平的不断提升,人们对真空有了新的认知。Wqp拜客生活常识网

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尤其是在量子力学突飞猛进之后,科学家对真空有了全新的认知。量子力学告诉我们,真空一点也不空,甚至恰恰相反,真空非常活跃,比我们每天看到的宏观世界还要活跃。Wqp拜客生活常识网

即使把一个密闭容器里的空气抽干,里面就什么都没有了吗?并不是。真空可以通过“赊借”能量衍生出虚粒子对,然后虚粒子对瞬间湮灭归还能量。真空里一直在上演这种虚粒子对的衍生和湮灭。Wqp拜客生活常识网

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这种现象被称为“量子涨落”(量子起伏),这种涨落让真空看起来就像沸腾的海洋一样。Wqp拜客生活常识网

由于虚粒子对衍生湮灭的时间非常短,瞬间完成,科学家很难直接观测到虚粒子的存在,所以一开始人们认为那幽灵般的虚粒子对并不存在,只不过复杂的数学要求虚粒子对必须存在,但现实中很难存在。Wqp拜客生活常识网

不过在上世纪50年代,科学家在实验室中观察到的一个现象,让人们坚信真空真的不空。Wqp拜客生活常识网

这个现象就是卡西米尔效应。简单讲,在真空中悬挂两个非常薄的金属片,让两个金属片靠得非常近,之后科学家观测到一个神奇现象:两个金属片开始相互吸引。Wqp拜客生活常识网

金属片本身没有磁性,也没有导电,它们本应该静止不动才对,但事实却不是那样。Wqp拜客生活常识网

很显然,有一种微弱的力量在推着它们相互靠近,科学家卡西米尔证明了这种推力就是由真空产生的,虚空里有东西来推动金属片,推动者正是不断衍生出来的虚粒子对。Wqp拜客生活常识网

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这个实验要求非常高,但对于科学家来说并不难。Wqp拜客生活常识网

卡西米尔效应让科学家们非常兴奋。如果真空中的能量能产生推动金属片的机械力,人们就可以利用这种真空能量,而浩瀚太空中最不缺的就是真空。Wqp拜客生活常识网

为何会出现卡西米尔效应呢?Wqp拜客生活常识网

因为当两个金属片靠得足够近的时候,就会挤压内部衍生出来的虚粒子对,结果就是内部的虚粒子对数量变少,外部的虚粒子对相对较多,于是外部的虚粒子对(能量)就会推动金属片相互靠近。Wqp拜客生活常识网

虽然实验中的卡西米尔效应并不十分明显,产生的机械推动力也非常微弱,但不要忘了宇宙中到处充满了真空环境。真空中蕴含的能量是超乎想象的,随着人类科技水平不断提升,未来人类可以借助这种能量遨游宇宙!Wqp拜客生活常识网

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