就像狄拉克认为的那样,真空是个波动的能量海,当能量高时,转化为一对对虚的正反电子,当能量低时,一对对虚的正反 粒子 相互湮灭转化为能量( 光子 ), 量子 力学认为真空就是一个量子场系统的基态,即没有任何场量子被激发的基态,是能量最低的状态,从这些意义上说,真空不空,没有绝对“真空”。

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先说答案,在 原子 里面电子和原子核之间不是绝对真空。因为宇宙中压根没有绝对真空。

从字面上理解,绝对真空就是绝对的什么也没有的空间,有点类似于闵可夫斯基的纯粹空间,下面从空间的概念实质上先来阐明“什么也没有并不是空间”的科学认识,排除绝对真空中纯粹空间自身的存在;然后再从科学实践中的“真空不空”来证明不存在绝对真空(物理意义上的)。最后再结合原子来回答原子空间不存在绝对真空的原因。

一无所有的空间是不存在的

空间给人空旷的感觉,它是看不见,摸不着的,是不能被人感到但可被人知道的存在,空间的主要特征就是“空”,“空”也是个物质,如果没有空间,那连“空”也没有。人们认为宇宙是有限的,常常说宇宙外面什么也没有,有很多人就把空间理解为“什么也没有”――绝对真空,把什么也没有的宇宙之外理解为就是空间,认为宇宙存在于空间中,空间是一种先验地几何存在。这当然是错误的:空间的“空”不是什么也没有,而恰恰是物质的一种表现,是一种物质形式。宇宙之外的“什么也没有”,意思就是连“空”也没有,是真正地没有,而空间不是如此。

实际上历代先贤们就一再拒绝作“空间是一无所有的,却具有物理意义”的假设,特别是“加速度”概念出现以后,因为加速度只能是相对于具有实际物理意义的空间。笛卡尔认为“一无所有的空间是不存在的”,爱因斯坦创立广义相对论后,意识到笛卡尔的观点基本上接近真理,他认为:一无所有的空间是不存在的,没有场的空间是不存在的,时间和空间不能独立存在,只能作为场的结构性质而存在,而场就是物质。抽取走了场和物质的闵可夫斯基的纯粹空间是不存在的。好了,厘清了空间的概念才会很好地回答问题。

现代科学证明物理概念上的绝对真空不空,里面充满了各种粒子,包括虚光子和能量。

真空是一个物理现象,指在给定的空间内低于一个大气压的气体状态。真空是个相对概念,宇宙太空中空间真空度很高,但也不是没有一点物质,每立方米含一个氢原子或分子。真空本来指没有任何实物粒子存在的空间,但正如上面所说,什么都没有的空间是不存在的,即绝对真空是不存在的。你把一个空间的气体都赶跑,会发现经常有基本粒子在真空中出现又消失,无中生有。

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原子里面没有绝对真空

咱们先来看看原子里面原子核和电子之间的空间有多大?原子核由质子和中子组成,原子核的直径在10^-15米到10^-14米之间,体积只占原子总体积的几千亿分之一,举个不太恰当的例子,如果把原子比作一个标准体育场,原子核就是一个小米粒。可见原子之中99.999……%是空隙,其中核外电子以几率云的形式围绕在原子核周围,充满了整个原子空间。有人说了,核外电子体积比起原子核又小的太多了,且只有几个、几十个、几百个,怎么能占满体育场?这是因为电子具有波粒二象性,电子没有确定的轨道,整个原子空间可能都去。根据不确定性原理,不能同时确定它的速度和位置,只能用小黑点的疏密去形象表示空间各电子出现概率大小,这种图形就是电子云。

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从图中看出,可以认为电子充满了整个原子空间,另外按照波尔模型,原子空间是分能层的,有着实际物理意义上的空间结构。

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从这些物理意义上说,原子里面电子和原子核之间的“广大”空间不是绝对真空。综合上面对空间和真空实质上的讨论,原子里面电子和原子核之间绝不是绝对真空,不论是数学概念上的,还是物理概念上的。