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真空不空(三)——空間的證據(jù)

既然真空不空是確定的,真空中一定有能夠影響物體行為的某個(gè)東西,那么我們就應(yīng)該把真空中導(dǎo)致不空的那個(gè)東西,將其當(dāng)作“罪犯”找出來(lái)。以前認(rèn)定的“嫌疑犯”是機(jī)械的以太,看來(lái)是找錯(cuò)了,但這并不意味著沒(méi)有“罪犯”。我們應(yīng)該根據(jù)新的線索,重新尋找真空中的那個(gè)未知的存在。

線索一:在過(guò)去的一百多年里,建立了相對(duì)論和量子力學(xué),發(fā)現(xiàn)了許多非經(jīng)典的物理現(xiàn)象。比如光速不變,光速的大小僅與空間相關(guān),而與其能量無(wú)關(guān);比如物質(zhì)的質(zhì)量不再守恒,可以發(fā)生質(zhì)能轉(zhuǎn)換,說(shuō)明構(gòu)成物質(zhì)的粒子并不基本,而能量意味著運(yùn)動(dòng),是什么構(gòu)成了最基本的運(yùn)動(dòng)呢?比如任何物體都具有波粒二象性,粒子的最低能態(tài)是運(yùn)動(dòng)和變速的;比如能量的吸收或轉(zhuǎn)化是不連續(xù)的,只能一份一份地進(jìn)行;比如粒子的行為不再是確定性的,具有概率的特征。

線索二:宇宙并不是一盤(pán)散沙,其既具有結(jié)構(gòu),又具有整體性。比如宇宙高速且一致地膨脹;比如星系普遍具有顯著的光譜紅移且與傳播距離成正比。

線索三:宇宙的背景輻射,在十萬(wàn)分之一的幅度內(nèi),宇宙各處都是平滑一致的,都具有相當(dāng)于2.7K的微波,這既凸顯了宇宙的整體性,又確切地表明宇宙真空是有能量的。

線索四:凡是質(zhì)量非常小且接近于零的物體,它們的傳播速度都是光速c,與其擁有的能量大小無(wú)關(guān),說(shuō)明在它們之間具有內(nèi)在的同一性。比如,電磁波、光子、X射線、中微子和引力波等。

線索五:物質(zhì)的體積是由圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子形成的,物質(zhì)的絕大部分質(zhì)量都集中在很小的原子核里,物質(zhì)內(nèi)部非常空曠。

根據(jù)上述線索,我們可以給真空畫(huà)一幅速寫(xiě)。真空是由一大堆細(xì)小的量子組成的:

無(wú)序運(yùn)動(dòng)的基態(tài)量子構(gòu)成宇宙的物理背景(真空);激發(fā)量子成為宇宙中的光子和中微子等(能量);封閉量子的不同組合,形成了宇宙中的基本粒子(物質(zhì))。

基態(tài)量子的大小是由普朗克常數(shù)h決定的,由基態(tài)量子的能量換算出的溫度要比背景溫度2.7K略低一些,因?yàn)楹笳呤乔罢叩碾S機(jī)漲落,類(lèi)似海水與海浪的關(guān)系。由此可以推算出基態(tài)量子的能量約為10-15erg,其等效質(zhì)量約為10-36g。真空中基態(tài)量子的密度可以參照核力的范圍估算出來(lái)?;鶓B(tài)量子間的間距略小于原子核半徑,約為10-14cm,因?yàn)楹肆κ墙柚诨鶓B(tài)量子間距附近的密度變化產(chǎn)生的,屬于短程力。由此可以推斷出真空中基態(tài)量子的密度約為每立方厘米1041個(gè)。

根據(jù)上述線索提出的這一離散的量子真空假設(shè),比起以往的空間,具體且形象得多。但是,要把嫌疑犯確證為罪犯,還需要做好以下兩方面的工作,其一是消除與現(xiàn)實(shí)之間的矛盾,比如以太風(fēng)和空間剛性的問(wèn)題;其二是能夠解決一些具體的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。比如,如何理解光速不變、如何理解各種相互作用力、如何解決暗能量和暗物質(zhì)等問(wèn)題。

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