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3808,,虚空中的活跃者
在习以为常的生活中,我们有很多东西就是看不见,摸不着的,就比如虚空这种神乎其神的东西,但我们每天都不得不与它接触,既然会这样,那我们肯定会与里面的东西接触,而这东西就是虚空的活跃者了,下面就让我们来揭开这家伙的真面目吧!


  虚粒子

  这家伙的名字就叫做虚粒子,它是在量子力学中,一种永远不能直接检测到的,但其存在确实具有可测量效应的粒子,这家伙的介绍就是这么短了,没什么奇怪的。

  根据量子力学的不确定性原理,宇宙中的能量于短暂时间内在固定的总数值左右起伏,起伏越大则时间越短,从这种能量起伏产生的粒子就是虚粒子。当能量恢复时,虚粒子湮灭。

  虚粒子是构成虚物质的微粒,和实物粒子有非常密切的关系,分布在实物粒子的周围,与实物粒子具有类似的性质。虚粒子不是为了研究问题方便而人为地引入的概念,而是一种客观存在。

  虚粒子用来描述承载力的粒子,包括引力子(承载引力)、胶子(承载强力)、光子(承载电磁力)、和玻色子(承载弱力)。


  虚粒子与光速

  大多数人认为,真空是空荡荡的。但是,根据量子电动力学(一门在非常小的规模上描述宇宙行为的理论),没有比这种观点更加荒谬的了。实际上,真空中到处充满着称作'零点能'的电磁能,这正是麦克莱希望加以利用的能量。'零点能'中的'零'指的是,如果把宇宙温度降至绝对零度(宇宙可能的最低能态),部分能量就可能保留下来。实际上,这种能量是相当多的。物理学家对究竟有多少能量仍存在分歧,但麦克莱已经计算出,大小相当于一个质子的真空区所含的能量可能与整个宇宙中所有物质所含的能量一样多。平行板电容器在辐射场真空态中存在吸引力的现象称为卡西米尔效应。考虑一个辐射的电磁场,根据波粒二象性,辐射场可以看作是光子气,而光子气可看作是电磁辐射场的简谐振动。电磁场量子化后,可把辐射场哈密顿写成二次量子化的形式。

  可见对每个振动模式k,都有零点能(真空能)存在,这个结果是引入场量子化后的自然结果。由于真空能量的存在可以带来实验可观测的物理效应--卡什米尔效应。考虑一对距离为a的平行板电容器放在辐射场中,边界条件为:。可见随平行板距离的增大,所允许的振动模式越多,因此平行板电容器之间由于真空能量的存在而存在一种吸引力--卡什米尔力。反之如果认为不存在真空能,则没有这种力。在具体的计算过程中,由于U(a)的积分(求和)是发散的。为得到收敛的结果,数学上人为地引入一个切断因子。


  虚粒子对

  在物理学里,虚粒子是存在于极短的时间以及空间内。由于测不准原理的关系,虚粒子的能量与动量都是不确定的。虚粒子也有一些和实粒子相同的特性,像是遵守守恒定理。如果一个单一的粒子被侦测到,那代表了他存在的时间被延长到了使他不可能成为虚粒子的程度。虚粒子被用来描述那些无法用实粒子来描述的基本交互作用力的量子,静力场就是其中一个例子,像是电场或磁场,或是任何一种场,都无法以光的速度从一个位置来携带讯息至另一个位置(借由场来传播的资讯必须由实粒子来当载子)。

  接下来要讲的就是时空泡沫了,这是什么呢?往下面看吧!

  科学家发现宇宙存在分辨率的极限,这就是说我们可能无法看到更加遥远的宇宙。如果你站在数米之外,那么一般人的肉眼分辨率有一个极限,这是光学系统的最佳分辨距离。在天文学上,其工作原理也是一样的,这就是解释了我们为什么无法建造更大的望远镜,即便造出来了,也看不到更遥远的宇宙。最新的一项研究认为,宇宙实际上也有基本的分辨率极限,观测受到了限制。


  黑洞

  目前世界上比较大的望远镜直径在10米左右,计划建造的望远镜达到30至40米,比如极大望远镜。如果宇宙存在极限分辨率,那么望远镜的直径也有上限,无论如何调整我们的光圈大小,也无法看到更加遥远的宇宙。事实上我们观测宇宙主要依靠光,遥远宇宙光传播到望远镜中需要通过大气湍流,这会形成一定的干扰。于是我们把望远镜安置到轨道上,可以解决,通过自适应光学系统技术也能够修正。

  在国际天文学联合会大会上,科学家宣布了对宇宙极限分辨率的研究,担心未来的望远镜无法看到更加清晰的宇宙。在量子力学的尺度上,科学家预言宇宙中存在虚粒子,后续的粒子物理实验也不断观测到这些粒子现象。当遥远宇宙的光通过长距离的空间时,由虚粒子引发的时空泡沫就会产生干扰,这可能是未来望远镜观测上的一个技术瓶颈。


  吞噬物体中的黑洞

  目前美国宇航局已经对这个现象进行研究,并在2018年发射的詹姆斯-韦伯望远镜进行验证。到目前为止,爱因斯坦的引力理论与量子力学还没有完美融合,如果我们能够弄清楚两种理论的特点,就能够创造出更先进的望远镜,度遥远星系的详细结构进行观测。在新的量子理论诞生之前,我们仍然受到宇宙观测分辨率的限制,宇宙的更大奥秘也可能永远隐瞒。

  可见这时空泡沫多么的奇妙啊!

  它还跟光速有关哦!

  一直以来我们都认为光速是恒定的,但目前有些科学家正在探索光速会发生改变的可能性,这种改变或可能是宇宙空间真空性的结果。光速的定义对某些领域来说,具有更广义的内涵,例如宇宙学和天文学,这些领域假定光随着时间是保持恒定速度的。例如,当测量精细结构常数(阿尔法)时——它定义了电磁力的强度——就会涉及光速。不同的光速将会导致分子键以及核物质本身密度的改变。


  爱因斯坦的狭义相对论设定了光速为30万每秒。

  光速不恒定意味着我们对宇宙大小的估计可能也是不准确的,但这并不意味着宇宙的速度极限能够超过光速,这是因为某些物理学理论,例如相对论的效应是光速的结果。

  这两篇发表在欧洲物理学期刊D上的文章试图论证光速起源于空间本身的量子特性。两篇文章提出了略微不同的机制,但核心观点都是基于同一假设,也即基本粒子与辐射会发生相互作用,当这种相互作用发生变化时,光速也会发生改变。两个理论都认宇宙并非空洞的,而是由大量“虚粒子”组成,它们在几分之一秒的时间内会瞬间存在或消失。

  这可让人惊讶啊,而且这虚粒子还有个兄弟啊,这就是虚粒子对了,若不信的话就往下看吧!


  若宇宙存在极限分辨率,那么望远镜的直径也有上限,无论如何调整我们的光圈大小,也无法看到更加遥远的宇宙

  虚粒子对是一个虚粒子与一个虚反粒子组成的粒子对。虚粒子对中的两个粒子在空间中的同一点产生,并在极短的时间内湮灭。在此过程中,如果虚粒子进入黑洞的事件视界,虚反粒子就变成实反粒子;如果虚反粒子进入黑洞的事件视界,虚粒子就变成实粒子。

  存在时间极端短的粒子和反粒子对,因为生存的时间太短,所以我们无法观测到它们。'虚'既不能直接观测,但可以间接观测到。当一个恒星坍缩成一个黑洞时,就会有虚粒子对产生,黑洞会吸入虚粒子对中的一个,另一个会自行流放,当人们发现虚粒子时,意味着有黑洞产生,这是发现黑洞的原因。


  它们的存在似乎是将复杂物理概念包装到了一个简单明了的名词里面,让民众更容易理解它们。但这些都是错的

  因为虚粒子对中有一个携带正能量一个携带负能量,所以两个会相互湮灭,因为携带负能量的虚粒子会进入黑洞(如上),就会与黑洞的正能量相互抵消,随之黑洞就会消失(黑洞蒸发有一部分就是因为这个)。 携带负能量的粒子被吸入黑洞,带正能量的粒子逃离到无穷远,黑洞会逐渐质量变小,这种现象叫霍金辐射。但却不能相反。

  由上可见这虚粒子是多么的重要啊!

  最后,希望大家多多推荐,多多点赞哦!
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