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音频科普：-真空真的是空的吗？-
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音频科普：-真空真的是空的吗？-
各位朋友大家好，欢迎收听本期的《科学播报》。大家在生活中可能经常听到“抽真空”这个词，真空指的是低于一个大气压力的气体状态，在我们的认知中，真空就代表着“真正的虚空”。不过，真空真的空无一物吗？真空的概念第一次诞生于1643年，物理学家托里拆利在实验时，把装满水银的长玻璃管倒扣在同样装满水银的盆里，发现管中的水银柱总是降到76cm高，而理论上这段空柱子中应该是不存在任何东西的，包括空气。托里拆利就把这段空柱称为真空。
1800年，托马斯·杨通过双缝干涉实验证明了光是一种波。经验告诉那时的人们，波的传播需要介质——水波需要水才能传播，而人与人对话时的声波也依赖于空气才能传播。既然光可以在真空中传播，那么真空中一定存在一种可以让光传播的介质。人们把这种介质称为“以太”，并假设它无处不在，绝对静止。但100多年以后，爱因斯坦提出了光速不变原理，建立了狭义相对论，狭义相对论中的诸多理论使得人们相信，以太并不存在。但这并不意味着真空就是“真正的虚空”，相反，量子理论的建立是“真空中什么都没有”这一理论更大的挑战。
科学家们经过对原子谱线的观察发现，真空中有正电子的踪迹，这也暗示着真空中可能存在多种物理现象。随着量子电动力学的建立，真空的真面目被进一步揭开。在量子电动力学中，电磁波是量子化的。根据量子动力学的各种研究，科学家们得出结论，真空中并不是空无一物，它充满了电磁场的量子涨落，也就是说，真空中会随机地产生少许能量。因此，真空其实是一种“基态”，即能量最低的状态。能量可以转移，但总有一部分能量剩余，不能被转移，维持在一种相对稳定的状态，这也就是我们所说的“零点能”，它是我们所拿不走的。
真空里有什么？真空并不是空无一物，真空里有量子涨落，还有一系列可观测的物理效应。某种程度上说，整个20世纪的高能物理学，就是物理学家们在试图回答“真空中有什么”这个问题。为了解决这个问题，物理学家做出了许多著名的假设，也因此得到了许多重要的结论和定理。可以说，高能物理学的发展，离不开真空。
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1800年，托马斯·杨通过双缝干涉实验证明了光是一种波。经验告诉那时的人们，波的传播需要介质——水波需要水才能传播，而人与人对话时的声波也依赖于空气才能传播。既然光可以在真空中传播，那么真空中一定存在一种可以让光传播的介质。人们把这种介质称为“以太”，并假设它无处不在，绝对静止。但100多年以后，爱因斯坦提出了光速不变原理，建立了狭义相对论，狭义相对论中的诸多理论使得人们相信，以太并不存在。但这并不意味着真空就是“真正的虚空”，相反，量子理论的建立是“真空中什么都没有”这一理论更大的挑战。
科学家们经过对原子谱线的观察发现，真空中有正电子的踪迹，这也暗示着真空中可能存在多种物理现象。随着量子电动力学的建立，真空的真面目被进一步揭开。在量子电动力学中，电磁波是量子化的。根据量子动力学的各种研究，科学家们得出结论，真空中并不是空无一物，它充满了电磁场的量子涨落，也就是说，真空中会随机地产生少许能量。因此，真空其实是一种“基态”，即能量最低的状态。能量可以转移，但总有一部分能量剩余，不能被转移，维持在一种相对稳定的状态，这也就是我们所说的“零点能”，它是我们所拿不走的。
真空里有什么？真空并不是空无一物，真空里有量子涨落，还有一系列可观测的物理效应。某种程度上说，整个20世纪的高能物理学，就是物理学家们在试图回答“真空中有什么”这个问题。为了解决这个问题，物理学家做出了许多著名的假设，也因此得到了许多重要的结论和定理。可以说，高能物理学的发展，离不开真空。
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