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宇宙中沒(méi)有真空,那么真空到底是什么?

科學(xué)信仰
原創(chuàng)
泛科學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)作者。科學(xué)是一種規(guī)律,信仰是一種態(tài)度。
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“真空”這個(gè)詞,你我并不陌生,甚至可以說(shuō)在我們的身邊幾乎隨處可見(jiàn),比如超市購(gòu)買的真空包裝食品、日常使用的真空密封袋等等。

這些以“真空”冠名的東西是真正意義上的真空嗎?當(dāng)然不是,而且它們與真正意義上的真空可是差了十萬(wàn)八千里。真正意義上的真空指的是一個(gè)不存在任何具有能量和動(dòng)量粒子的空間。仔細(xì)品味這句話,你馬上就會(huì)意識(shí)到“真正意義上的真空”是絕對(duì)不可能存在的。因?yàn)榫哂心芰亢蛣?dòng)量的粒子不僅包含了構(gòu)成常見(jiàn)物質(zhì)的各類原子與分子,還包括了光子,乃至中微子,總而言之,真空中就是什么也不能有。沒(méi)有光子還好說(shuō),沒(méi)有中微子,那幾乎是不可能的。

中微子與光子一樣,是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子,屬于輕子的一種。

中微子很小很小,所以宏觀世界的所有物質(zhì)對(duì)于它而言幾乎都是透明的,當(dāng)然也包括我們的身體。你可能不知道,每秒鐘大約就有1000萬(wàn)億個(gè)來(lái)自太陽(yáng)的中微子從我們的身體穿插而過(guò),而我們并不會(huì)有絲毫的感知。由此可見(jiàn),你想要打造一個(gè)空間,讓其中連中微子都沒(méi)有,那幾乎是不可能的,所以真正意義上的真空是不存在的,不僅人類無(wú)法打造出這樣的空間,在宇宙中的任何一個(gè)地方,也不可能存在這樣的空間。所以我們只能降低對(duì)真空的要求,將氣壓遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的空間稱之為真空。

即便我們降低了對(duì)于真空的要求,但要想打造一個(gè)真空的空間仍舊是一件困難的事情。

科學(xué)與神學(xué)的觀點(diǎn)在大多數(shù)情況下都是對(duì)立的,但在真空的問(wèn)題上卻是出奇的相似,西方神學(xué)思想認(rèn)為惡魔會(huì)出現(xiàn)在真空里,所以上帝極其厭惡真空,只要出現(xiàn)了真空,就會(huì)立刻用其它物質(zhì)將其填滿,所以真空不會(huì)存在,即便出現(xiàn)了真空,也會(huì)很快消失。神學(xué)的觀點(diǎn)有些離奇,但結(jié)論卻與事實(shí)高度相似,在現(xiàn)實(shí)世界想要打造一個(gè)真空空間的確非常困難。打造真空空間的難度與想要使之達(dá)到的真空度存在著密切的關(guān)系,1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為101325Pa,而壓強(qiáng)在100Pa以上的真空空間被稱為“低真空”,這樣的真空只需要通過(guò)抽氣便能夠?qū)崿F(xiàn)。

壓強(qiáng)在0.1Pa到100Pa之間的空間被稱為中真空,而0Pa到0.1Pa之間被稱為高真空,無(wú)論是低真空、中真空,還是高真空,都可以通過(guò)抽氣來(lái)實(shí)現(xiàn),工具就是我們所熟悉的真空泵。

當(dāng)然,抽氣并不是打造真空空間的唯一方法,還可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的方式來(lái)輔助打造真空空間,比如把某一空間內(nèi)的特殊氣體通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的方式轉(zhuǎn)化為固體,由于固體物質(zhì)的密度更大,所以密閉的空間內(nèi)便形成了一定的真空。現(xiàn)在讓我們思考這樣一個(gè)問(wèn)題,如果不考慮光子和中微子這些基本粒子,只考慮氣體分子,是否能打造一個(gè)完全的真空空間呢?仍舊不行。

先不說(shuō)我們是否能夠把一個(gè)密閉空間內(nèi)的所有氣體分子都抽得一干二凈,即便我們做到了,很快我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)空間中又有了新的氣體分子。

為什么會(huì)這樣呢?任何一個(gè)密閉的空間都是由物質(zhì)所構(gòu)成的,不論這個(gè)空間的外壁是由何種物質(zhì)所打造的,當(dāng)其內(nèi)部的大氣壓力降低到一定程度的時(shí)候,外壁中的分子物質(zhì)就會(huì)像氣體分子一樣擴(kuò)散出來(lái)。這就像神學(xué)思想中所說(shuō)的那樣,上帝厭惡真空,一旦出現(xiàn)了真空,他馬上會(huì)用其它物質(zhì)對(duì)其進(jìn)行填補(bǔ)。人類無(wú)法打造出真空空間,宇宙同樣也不行。

宇宙是空曠的,特別是遠(yuǎn)離各個(gè)星系的區(qū)域,物質(zhì)的密度是極低的。

在這些空曠的宇宙區(qū)域,幾乎測(cè)量不到任何的壓強(qiáng),它無(wú)限接近于真空,但絕對(duì)不是真正意義的真空。宇宙的平均溫度在零下270攝氏度以下,與絕對(duì)零度的-273.15℃還有一定距離。有人說(shuō)只有真空才能達(dá)到絕對(duì)零度,其實(shí)這種說(shuō)法并不正確。溫度的本質(zhì)就是運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)越快,溫度就越高,而運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的本質(zhì)屬性,只要有物質(zhì),就存在著運(yùn)動(dòng),也就有溫度,所有有物質(zhì)存在的地方就不可能出現(xiàn)絕對(duì)零度。那么沒(méi)有物質(zhì)的真空空間呢?真空里什么也沒(méi)有,既然什么也沒(méi)有,自然也就沒(méi)有溫度可言,所以真空并不是絕對(duì)零度,而是沒(méi)有溫度。

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評(píng)論
發(fā)光的晶晶
太傅級(jí)
真正意義上的真空指的是一個(gè)不存在任何具有能量和動(dòng)量粒子的空間。
2022-07-12
坦 蕩 蕩
少師級(jí)
真空并不是絕對(duì)零度,而是沒(méi)有溫度。
2022-07-12
演繹無(wú)限精彩
大學(xué)士級(jí)
所有有物質(zhì)存在的地方就不可能出現(xiàn)絕對(duì)零度。所以真空并不是絕對(duì)零度,而是沒(méi)有溫度。
2022-07-12