量子物理学中真空结构(存在和虚无),是一个很复杂的问题,经典物理认为真空是空无一物的空间。本世纪三、四十年代量子场论创立以后,物理学家产生了新的真空概,认识到真空并不是空无一物的,而是充实的。真空、空的空间,实际上由不断的进行着自发产生与消灭的粒子和反粒子组成,全部量子,物理学家已发现的和即将发现的,都在善恶对决中产生和消灭,这就是真空。
空间看上去是空的,这是因为所有量子的产生和消灭都是在极短的时间和极小的距离内发生。在大范围内真空显得很平静和温和,就象我们在高空乘飞机跨过大洋时,海洋显得非常平静一样。但当我们乘坐一只小船在海面上行驶时,海有时是凶猛的,恶浪翻滚。同样,若我们很近的观察的话,随着量子的产生和消灭真空也有涨落,即使我们在原子水平上观察,虽然真空量子涨落极小,但仍可以观察到?;诙栽幽芗兜牟饬?,物理学家知道真空涨落确实存在,如果他们能在更小的距离内观察,那真空就会显示一个波涛翻滚的各种量子海。现代物理学观点不认为“自然是厌恶真空的”,而是主张“真空就是全部物理”。这就导致一个很深奥的哲理问题,即一切已存在和可能存在的都以潜伏在“空无一物”的空间中了。只要我们深刻的理解了海森伯测不准原理和宇宙间存在反粒子的意义,必然会产生这非凡的关于真空的观念。
现代物理一条严格的定律就是能量守恒定律,如果将该定律应用到量子相互作用的世界,那就要运用前面提到的海森伯测不准关系,测不准关系意味着,假使我们在一个短的但确定的时间间隔测量象电子那样一个量子的能量,那么能量的测量的不确定程度与测量时间间隔成反比,即时间间隔越短,量子能量的不确定程度就会越大,这就意味着在短时间内,能量记录员在记录的正能量和负能量项上必然会出现差错,显然在长时间范围内误差的平均值是零,能量守恒定律断言量子是不能“无中生有”的。但测不准关系意味着这个定律在论证里有个漏洞,量子能够在短时间内“无中生有”。能量计算中的误差就像真空海上的波浪,在某些地方浪较高,而在另一些地方浪较低。但如果我们从高处看,看到的是它们的平均状况,一个平静的海。能量记录上造成的随机误差正是实在的统计性和玩骰子上帝的另一个表现,真空随机地在“有”与“无”之间涨落。
因为能量的短时间内是不确定的,原则上量子能存在于空荡的空间内,然后很快的消失,这种产生后又马上消失的量子称作虚量子,当具有足够的能量时,虚量子能成为一个真量子,一个真实粒子,真空中的虚量子还应该考虑为是由虚粒子和它的反粒子组成的粒子对,在空间一点粒子及其反粒子虚存在且很快相互湮灭,这就是真空涨落。粒子对的质量越低,它们由真空产生的几率越大,因为实现这点所要求的能量差额小,在真空海上最大的波浪就是电子——正电子对,因为它们是最小的粒子。全部物理——我们希望知道的一切——正在真空中等待着我们去发现。
真空——空无一物,这个非凡的“无”的概念是相对论量子场论的新理论思想成果,有关真空的新思想物理学家通过测定真空中虚量子的影响来进行实验验证:在原核和轨电子之间的大部分空间可以认为是空的,虚量子产生和湮灭的一个效果就是绕原子核运动的轨道电子的能量有小的移动。这是因为把电子缚束在原子核周围轨道上的电场有时会从真空中翻滾的虚量子海里产生的一对电子一一正电子。电子对又很快地湮灭。这种称之为真空极化的效应使电子绕原子核的轨道略有变化,威利斯·兰姆精确的实验证实了这一点,他的测量结果和考虑真空极化效应影响后量子场论即量子电动力学论证计算值精确的符合。真空中虚量子的幻影有了一个真实的效应。
正负电子对撞机建成后,为真空涨落的虚粒子对变为真实存在提供了所需要的能量,使我们有可能实际侦察真空结构,用这种方法从真空中将夸克一一反夸克对变为真实粒子,这是发现新夸克,例如:粲夸克。粲夸克和反粲夸克对只是真空海上小小的波浪,一旦物理学家提供了足够的能量,它就能以一种新强子的形式出现于真实存在中。物理学家期望用这种技术将真空中的虚量子转变为实粒子,而发现更多新形式的物质。用碰撞向真空提供新的能量来创造物质,这是80年代以来实验物理学家的主要工作
由以上论述可知,一旦我们的思想接受了物质的可变性和关于真空的新概念:就可以对宇宙的起源作出推测。正如前面所说:宇宙本身可能就是从“无”——巨大的真空涨落即今天我们称为的大爆炸——中变为真实的存在,显然这是近代物理定律允许的。
根据以上研究结果,我们有理由认为世界是从空无一物中产生出来的,整个宇宙可能是“无” 一一真空的一种表现,虚无却包含着所有的存在。
有关存在与虚无及真空结构理论在中国的《周易》中也有类似的论述,它认为:“无极”即太极是宇宙间一切实在的本原,认为一切存在都产生于“无”。中国古代传统思想中的“无形”、“空”、“无”并非一无所有,而是所有有形实体的基础,是一切生命的源泉??墒?,现代物理学的这种“真空”结构与中国古代一些传统思想多么相似。老子的《道德经》中的观点与现在物理学的最近研究结果更是惊人的相似,“‘道’,可道,非?!馈?,?!擅?,非?!?,?!蕖斓刂迹骸?名万物之母,故?!蕖?,欲以观其妙:?!小?,欲以观其缴,此两者同出而异名。同谓之玄,玄之又玄,众妙之门?!?div class=divbr>
这段话表现了老子的宇宙观,“道”包含万物之理,“无”是道的本体,宇宙的本源,“有”(存在)是道的作用。由“无”而生天地,由天地而生万物,终于形成万象纷绘的世界。这种宇宙万物创生于本体“无”的宇宙观与现代物理中真空结构理论是多么一致,虽然不像现代物理学那样从实验与实际测量得来,但它与现代科学的研究结果是十分相似的,难怪爱因斯坦要对中国古代贤哲做那么高的评价。
  • 打赏 支付宝扫一扫
  • 打赏 微信扫一扫