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你敢相信吗，物质竟然可以“无中生有”！ 量子力学是描述微观粒子运动和相互作用的科学理论。根据量子力学的研究，物质确实能“无中生有”。那在空无一物的空间中，物质是从哪儿来的呢？ 过去科学家曾经一度认为虚空就是指没有任何物质存在的空间。然而从量子涨落的角度来看，虚空在客观世界中其实并不存在，看似空无一物的空间内虽然没有任何实际物质存在，但其实充满着能量，其中存在着持续不断的能量涨落。  虚空中这种此起彼伏、持续不断且短暂的能量变化过程就是量子涨落。量子涨落是因量子世界中固有随机性的存在，导致空间中的任意位置都有可能出现能量的短暂变化。量子涨落会持续地激发出虚粒子，这些虚粒子总是成对出现，然后在非常短的时间内发生湮灭。  即使没有物质存在的真空仍有能量涨落，这种能量会以虚粒子形态出现，这些不断以微小的规模形成与消失的虚粒子也有波动性，也就是说真空中充满着各种波长的粒子。 那当真空中两片非常薄的中性不带电的平行金属板之间的距离足够近时，两片金属板间波长较长的虚粒子就会被排挤出去，导致两片金属板间的量子涨落弱于外侧，此时两片金属板间就会表现出吸引力。这种效应被称为卡西米尔效应，这种吸引力被称为卡西米尔力。该效应由荷兰物理学家卡西米尔于1948年提出，用以验证量子涨落的存在。  只有当两个中性金属板间的距离非常小时，卡西米尔效应才可以被检测到。由于实验要求的精度非常高，直到1996年科学家才对卡西米尔力进行了首次测量，实际测量结果和理论计算结果十分吻合。实验数据表明，在10纳米间隙上，卡西米尔效应能产生大约1个标准大气压的压力。在亚微米尺度上，卡西米尔力是中性导体之间的主要作用力。 虚粒子虽然存在时间很短，但看起来似乎是有物质凭空无中生有。那真是这样吗？ 其实严格一点来讲，所谓的无中生有其实并不是真的有物质凭空产生，而是看不见、摸不着的能量转变为了物质。空无一物的真空中虽然并不存在实物，但根据量子场论的观点，真空中充满了零点能，以及看起来虚无缥缈的场态物质，比如电磁场。  真空零点能指的是真空中蕴藏着的巨大本底能量，是一种即使在在绝对零度条件下或没有任何物质存在的状态下，也仍然存在的一种能量。它的存在是由海森堡不确定性原理推导出的。 既然虚粒子对在真空中会不断出现和消失，那虚粒子有没有可能变成实粒子？ 还真有这个可能！量子涨落现象在宇宙中无处不在。如果量子涨落现象发生在黑洞事件视界边界处，当虚粒子对中的其中一个粒子不小心被黑洞捕获吞噬后，另一个粒子就会转化为实粒子。  1974年英国理论物理学家霍金还据此提出了霍金辐射，认为黑洞会因为量子涨落现象的影响而向外界发出辐射。在量子涨落的作用下，虚粒子在黑洞的引力场中可以获得能量并转化为实粒子，形成黑洞的热辐射。这种辐射并不直接来自于黑洞本身。 虽然目前尚未实际观察到霍金辐射的存在，但它是一个令人信服的理论。霍金认为，这种辐射会导致黑洞的质量逐渐降低，如果时间足够长黑洞会蒸发直至消失，并且质量越小的黑洞蒸发得越快。 |
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