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从物理学的角度来讲,真的存在绝对的“无”的状态吗?

 政二街 2018-04-28

绝对的“无”是不存在的。

在量子场论中,量子真空态或者简称真空态可以当做是题目中的“无”的状态,这可以认为是人类研究迄今为止能达到的最空的状态,但即使是这样的量子真空态也不是完全空的,而是具有一定的量子涨落。

涨落可以分为量子涨落和热涨落。当温度达到完全零度时,剩下的就是量子涨落。量子真空态是一种具有最低能量的量子态。一般来说它是不包含实际的物理粒子。根据当前对所谓真空态或量子真空的理解,它“绝不是简单的空白空间”。根据量子力学,真空状态并非真正的空洞,而是包含短暂的电磁波或粒子的流入和流出。

量子电动力学中的QED真空是量子场论中发展出来的第一种真空态。QED理论起源于上个世纪三十年代,并在四五十年代由费曼、施温格和朝永振一郎进行了发展,他们一块获得了1965年的诺贝尔物理学奖。后来物理学家将电磁相互作用和弱相互作用统一到了电弱相互作用中。

图1. 量子电动力学中的费曼图

粒子物理学中的标准模型是对QED工作的概括,包括了所有已知粒子和其基本相互作用。除了量子电动力学之外,物理学家还发展出了量子色动力学(QCD)来描述强相互作用,同样地也出现了另一种真空态,即QCD真空。它是大型强子对撞机和相对论粒子对撞机的研究对象,于强相互作用的真空结构有关。

在许多情况下,真空状态可以被定义为具有零能量,但是实际情况更加微妙。 真空状态与零点能量相关,并且该零点能量具有可测量的效果。 在实验室中,它可能被检测为卡西米尔效应。这种效应说的是 真空中两片平行的金属板之间会存在相互吸引的压力,这种压力是两块平板之间

真空中两片平行的平坦金属板之间的吸引压力。这种效应是卡西米尔于1948年预言的,并在之后得到了证实。这恰好说明了“真空不空”的事实。具体的细节在这里就不再赘述了,感兴趣的朋友可以去看一下。

图2. 卡西米尔效应

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