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真空是绝对空吗?真空是不是存在基本粒子或暗物质之类才形成真空?

真空是绝对空吗?真空是不是存在基本粒子或暗物质之类才形成真空?

我们人类的认识与其他动物一样,也是从模仿现象开始的。所谓模仿现象,就是眼见为实。然而,各种现象呈现出来的,却是它们分立的一面。因此,单纯地追逐现象,是无法形成统一认识的。于是,为了提高认识的效率,人类逐渐地产生了抽象思维,即超越现象,借助于想象力,通过讲故事将不同的现象有机地联系起来,从而达到了认识的目的。

当然,不同时代的人,他们讲故事的内容和形式都是不同的。用现代的话来说,就是不同的时代,有不同的理论。例如,原始人的故事是神话传说,其中包含了部族的起源、生活常识与禁忌,其是原始人的百科全书和生存指南。

人类之所以会产生空间的概念,也是为了联系各种分立的现象所做出的猜想。例如,古希腊哲学家留基伯和德谟克利特提出了原子论,他们认为世界是由不可再分的最小粒子——原子构成的,即世界是不连续的。于是,原子之间的缝隙就是虚无的空间,是原子运动的场所。

然而,如果真是这样的话,世界就会成为一盘散沙,彼此之间毫无联系。对此,亚里士多德提出,存在着与地球上的凡俗之物截然不同的以太,其聚集可以成为天上的星宿,离散则弥漫于空间,连接不同的天体。

到了经典力学时期,以太被视为光的传播介质。然而,由于迈克尔逊-莫雷实验的零结果,没有检测出以太风,因而以太被爱因斯坦的狭义相对论所放弃。根据狭义相对性原理,不存在特殊的物理背景,物体运动的所有参照系都是完全相等的。

由此,会产生疑问,即物体运动的意义何在?在现实的生活中,相对于不同物体的运动,显然具有不同的物理意义。例如,我们在河中游泳,河水是我们运动的参照系,只有相对于河水的运动才会产生阻力。如果我们漂流而下,虽然与岸边的建筑和行人具有相对运动,但却彼此无关,并无任何影响。而且,如果参照系完全等价,就不会在不同的参照系产生不同的物理变化。由此,产生了双生子佯谬,我们不知道究竟哪个参照系上的兄弟会更年轻一些。

于是,为了使运动具有物理意义,就必须存在着真实的物理背景。因此,在太空中,即便是没有气体分子、原子和各种基本粒子等常规的物质,也一定还有本底的物理背景。因为,天体的运动是有序的,它们的运动显然是具有物理意义的。因而,一定存在着特殊的物理背景,即真空不空。

特别是我们人类的认识深入到高速、宇观和微观等领域,发现了许多新的现象。这些新奇的现象,只有想象着存在统一的物理背景,才能得到一致的解释。例如,物体的运动速度受到了光速的限制、物体之间存在着超距的相互作用以及所有的微观粒子都具有波动性。

于是,人类需要再次发挥其想象力,探寻和研究真空中还存在着何种物体,其构成了本底的物理背景。由于在太空中,常规物质是非常稀少的,它们不足以构成物理背景。因而,需要我们另辟蹊径,寻找新的目标。于是,有两个物体进入了候选名单,其一是暗物质,其二是由普朗克常数h定义的最小粒子。

暗物质是为了解释天体的离心速度过大,而假想出来的。其问题在于,一方面寻找了几十年而未果,另一方面即便是存在,也只有已知物质的5倍,仍不足以构成所有物体运动的本底物理背景。要知道,即便是把所有天体的质量都考虑进来,分摊到整个太空,每立方米只有几个质子。因此,作为物理背景,暗物质的数量实在是太少了。

反之,为了避免紫外灾变,需要能量是不连续的。而能量是关于粒子运动能力的度量,只有存在着不可再分的最小粒子,才能够使能量具有最小单元。因此,普朗克常数h之所以能够消除紫外灾变,就是因为其定义了最小粒子。此外,存在着统一的微波背景辐射温度,也说明了空间充满着不可再分的最小粒子。因为,温度是度量粒子能量的宏观物理参量。温度的存在,意味着离散的粒子集合。

总之,对于各种物理现象的解释,需要存在着本底的物理背景。而且,只有最小粒子才能构成本底的物理背景。因此,我们相信,宇宙是由普朗克常数h定义的最小粒子——量子构成的。因而,不存在绝对的真空,存在着量子空间。于是,物体的运动会受到量子空间的束缚,微观粒子的波动性是缘于空间量子的不对称碰撞,而物体之间的相互作用也是量子空间对称性破缺(空间量子不对称碰撞)的结果。