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音頻科普：-真空真的是空的嗎？-
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音頻科普：-真空真的是空的嗎？-
各位朋友大家好，歡迎收聽本期的《科學播報》。大家在生活中可能經常聽到“抽真空”這個詞，真空指的是低於一個大氣壓力的氣體狀態，在我們的認知中，真空就代表著“真正的虛空”。不過，真空真的空無一物嗎？真空的概念第一次誕生於1643年，物理學家托裏拆利在實驗時，把裝滿水銀的長玻璃管倒扣在同樣裝滿水銀的盆裏，發現管中的水銀柱總是降到76cm高，而理論上這段空柱子中應該是不存在任何東西的，包括空氣。托裏拆利就把這段空柱稱為真空。
1800年，托馬斯·楊通過雙縫幹涉實驗證明了光是一種波。經驗告訴那時的人們，波的傳播需要介質——水波需要水才能傳播，而人與人對話時的聲波也依賴於空氣才能傳播。既然光可以在真空中傳播，那麽真空中一定存在一種可以讓光傳播的介質。人們把這種介質稱為“以太”，並假設它無處不在，絕對靜止。但100多年以後，愛因斯坦提出了光速不變原理，建立了狹義相對論，狹義相對論中的諸多理論使得人們相信，以太並不存在。但這並不意味著真空就是“真正的虛空”，相反，量子理論的建立是“真空中什麽都沒有”這一理論更大的挑戰。
科學家們經過對原子譜線的觀察發現，真空中有正電子的蹤跡，這也暗示著真空中可能存在多種物理現象。隨著量子電動力學的建立，真空的真麵目被進一步揭開。在量子電動力學中，電磁波是量子化的。根據量子動力學的各種研究，科學家們得出結論，真空中並不是空無一物，它充滿了電磁場的量子漲落，也就是說，真空中會隨機地產生少許能量。因此，真空其實是一種“基態”，即能量最低的狀態。能量可以轉移，但總有一部分能量剩餘，不能被轉移，維持在一種相對穩定的狀態，這也就是我們所說的“零點能”，它是我們所拿不走的。
真空裏有什麽？真空並不是空無一物，真空裏有量子漲落，還有一係列可觀測的物理效應。某種程度上說，整個20世紀的高能物理學，就是物理學家們在試圖回答“真空中有什麽”這個問題。為了解決這個問題，物理學家做出了許多著名的假設，也因此得到了許多重要的結論和定理。可以說，高能物理學的發展，離不開真空。
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1800年，托馬斯·楊通過雙縫幹涉實驗證明了光是一種波。經驗告訴那時的人們，波的傳播需要介質——水波需要水才能傳播，而人與人對話時的聲波也依賴於空氣才能傳播。既然光可以在真空中傳播，那麽真空中一定存在一種可以讓光傳播的介質。人們把這種介質稱為“以太”，並假設它無處不在，絕對靜止。但100多年以後，愛因斯坦提出了光速不變原理，建立了狹義相對論，狹義相對論中的諸多理論使得人們相信，以太並不存在。但這並不意味著真空就是“真正的虛空”，相反，量子理論的建立是“真空中什麽都沒有”這一理論更大的挑戰。
科學家們經過對原子譜線的觀察發現，真空中有正電子的蹤跡，這也暗示著真空中可能存在多種物理現象。隨著量子電動力學的建立，真空的真麵目被進一步揭開。在量子電動力學中，電磁波是量子化的。根據量子動力學的各種研究，科學家們得出結論，真空中並不是空無一物，它充滿了電磁場的量子漲落，也就是說，真空中會隨機地產生少許能量。因此，真空其實是一種“基態”，即能量最低的狀態。能量可以轉移，但總有一部分能量剩餘，不能被轉移，維持在一種相對穩定的狀態，這也就是我們所說的“零點能”，它是我們所拿不走的。
真空裏有什麽？真空並不是空無一物，真空裏有量子漲落，還有一係列可觀測的物理效應。某種程度上說，整個20世紀的高能物理學，就是物理學家們在試圖回答“真空中有什麽”這個問題。為了解決這個問題，物理學家做出了許多著名的假設，也因此得到了許多重要的結論和定理。可以說，高能物理學的發展，離不開真空。
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