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真空专业是什么意思,物理上的真空

来源:整理 时间:2022-05-02 16:35:15 编辑:教育知识 手机版

普朗克常数h是真空中量子的本征参数。这很好,因为真空中没有这么大量的分子,所以在传统意义上,真空中是没有温度的,用传统的测量方法是没有办法测量出真空的温度的。其实真空并不是空的,而是无时无刻不存在量子涨落,即从真空中突然出现一对粒子,然后相互碰撞湮灭。同时,真空中虽然有传统的物质——也就是分子原子,但还是有各种场。

物理上的真空,到底什么样的真空?

物理上的真空,到底是什么样的真空

物理上的真空,就是把已知的物质包括各种基本粒子和原子分子等粒子,都排除在外之后,剩下的空间。上述这些物质是我们研究物理的对象。然而,根据这些物质的性质,却难以解释它们的物理行为。说明在我们的宇宙中,除了存在着作为物理对象的物质之外,还存在着作为物理背景的空间。在宏观范围,大物质低速度,空间的影响很小,是可以忽略不计的。

所以,描述大物质且低速的经典力学,是忽略空间效应的理想物理学。然而,当人的认识进入到高速领域宇观领域和微观领域,作为物理背景的真空空间就不再是可以被忽略的了。比如,各种不同的微观粒子都具有波动性。这一现象很难归结为不同粒子的内在属性。其最为直接的解读是,存在着统一的物理空间。只要该空间是不连续的,那么当粒子的半径小于空间不连续的尺度时,就会因为空间粒子的不对称碰撞而使所有的微观粒子都具有波动性。

此外,由于普朗克常数h的普遍存在,说明在我们的宇宙中,存在着不可再分的最小粒子——量子。普朗克常数h的物理量纲是粒子的角动量且具有相对于粒子能量的不变性,说明量子与普通粒子一样也具有质量和体积。只是作为更为基本层次的粒子,其质量和体积都远远小于基本粒子。于是,既然真空不空,既然宇宙中存在着最小的粒子,既然我们已知的物质都只是由更为基本的粒子高速运动所形成的封闭体系。

所以,我们有理由相信,作为物理背景的真空是由宇宙中不可再分的最小粒子构成的。对于这一最小粒子,我们形象地称之为量子。普朗克常数h是真空中量子的本征参量。量子是构成宇宙的基石,离散的基态量子构成真空空间,受到激发的量子为光子,由高能量子组成的封闭体系就是物质。根据这一量子景观,宇宙中的一切物理现象,都可以归结为量子及其不同状态之间的相互联系相互影响相互作用和相互转换。

真空中如何测量温度?真空有温度吗?

我们需要知道,在经典理论里面,温度实际上是一种宏观现象,是很多在运动的分子表现出来的一种整体的现象。比如说一团氧气,如果我们把这团气体放大到一定的程度,就可以看到无数正在运动的微小颗粒,这些微小颗粒的运动速度方向各不相同,并且还会互相碰撞,但是因为这些粒子的数量太多了,所以这团气体整体上会表现出来一种相对较为稳定的特性,而衡量这种气体运动激烈程度的量就是温度。

下面的这些公式就是用来表达理想气体各种状态参数和温度之间的关系的,一句话,温度是用来衡量一大团气体的平均动能的物理量。这就是传统意义上温度的定义。我们现在绝大部分的温度测量手段,都是基于上述的经典理论的。那么这就好了,因为真空里面没有这么大数量的分子,所以从传统意义上说,真空并没有温度,传统测量手段也没有办法测量真空的温度。

然而,现代量子论发展之后,温度不再是最初的定义。其实真空并不是空的,而是无时无刻不存在量子涨落,即从真空中突然出现一对粒子,然后相互碰撞湮灭。同时,真空中虽然有传统的物质——也就是分子原子,但还是有各种场。温度本身的定义,已经从观察微观粒子的宏观表现,发展到更广泛使用的定义。如下图所示,这个定义比较复杂,把温度和熵能联系起来,摆脱了温度定义对分子运动的依赖。所以对于真空来说,就有了温度的概念。

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