真空災難的實驗結果和理論結果有時被稱作是有史以來最大的分歧。它們的差值大約有10的107次方。

根據量子領域理論，空曠的空間中的能量不可能為0。事實上，量子場理論（QFT）給了我們一個确切的值關于空曠的空間應該包含的能量。盡管我們無法獲得這些能量，但是這些能量确實有重力的影響。

圖解：本圖中，電子與正電子湮滅産生虛光子，而該虛光子生成誇克－反誇克組，然後其中一個放射出一個膠子。（時間由左至右，一維空間由下至上）

旅行者探測器帶給我們衆多事情中的一件使得我們可以去估量這些重力的影響是多少。不幸的是，他們測定的這些理論上的預測值差别太太太遠了。

這裡有一個短論文針對那些大學物理系學生，更好地描述了這個現象。

說這是一場災難是因為量子場理論（QFT）是極其準确的理論。（可以說是有史以來最準确的理論）但是，在這一天結束的時候，你會發現你必須去回去重新觀察這個理論，因為我們最喜愛的理論中的一些内容是錯誤的。

圖解：透過鐵粉可以顯示出磁場的磁力線。将條狀磁鐵放在白紙下面，鋪灑一堆鐵粉在白紙上面，這些鐵粉會依著磁力線的方向排列，形成一條條的曲線，在曲線的每一點顯示出磁力線的方向。

海森堡不确定性原理的其中一個結果就是一個系統不可能處于0能量狀态。在一個堅果殼中，如果一個粒子沒有任何的能量，那麼它将不會移動且不會包含任何動量。然而，想要确切地到達這種狀态需要這個狀态完全不穩定，而且（因為許多原因）這是不可能的。你可以用數學的方式去驗證這個理論，然後你會發現這個系統總是會包含一點能量，且這個能量大約是ω/2，所有讨論的粒子和系統都在ω。那一點點能量被稱作“基态能量”或是“基态能”。

圖解：标準模型所含的基本粒子：組成物質的六種誇克、傳遞基本相互作用的四種規範玻色子以及使得粒子獲得質量的希格斯玻色子

同樣的事情也被應用于粒子領域，但是與其泛泛而談，我會直接讨論關于光：電磁領域（EM）。事實證明，電磁場的每一個頻率，在空間内的每一個點都是它自己的微小系統。（這根本不是顯然易見的；這不屬于數學）。作為結果，不是每一個單獨的系統都有一個微小的“基态能”，而是在任意空間内都有大量的系統。這些系統組成了基态能密集度，這作為“真空零點能”被人熟知。

圖解：phi-4标量場理論中帶兩個外支腿的單圈費曼圖

暫且不說，很多人對于“真空零點能”感到很興奮，但是不應該興奮過早。撇開收獲它會違背不确定性原則（它很好地奠定了基石）的事實，去生産可用的能量你需要将東西從高能量狀态降到低能量狀态。有大量的潛在能量存在，比如，所有的海水墜入海底（一個像海洋一樣深的瀑布會産生大量的水電能量）。當然，我們首先需要将所有的水都抽出來。然後我們可以獲得能量，從将海水重新倒入海底的過程中。（所以，淨能量增值為0）。

回到這一點：因此每個光頻率都有一個基态能量。查看所有接近Ω的頻率，你會發現基态能量密度幾乎與Ω的4次方成正比（再次，不明顯）。

但是這裡有很多頻率！就我們所知，這幾乎是沒有上限的，這就意味着基态能量幾乎是無限的。有很多特定的預測（往往非常高），基于我們可以用加速器制作的最高能量光子，或觀察到的最高能量光子，或者甚至需要考慮（頻率過高、波長足夠短、空間變得“顆粒狀”等等諸如此類）。所有這些預測都認為零點能量是十分巨大的。

圖解：上圖為量子電動力學中的樹階費曼圖之一。它描述電子和正子互相殲滅，産生離殼光子，再衰變為新的電子正子對。時間從左至右前進，箭頭順着時間的直線代表正子，箭頭與時間方向相反的直線代表電子，波浪線代表光子。量子電動力學費曼圖中的每一個内點都必須連上一條指入和一條指出的費米子線（正子或電子），以及一條光子線。

然而，所有的能量和物質都會産生重力，所以你會期望所有額外的東西會影響重力的運作方式。具體來說，無論軌道的大小如何，你都期望軌道物體的速度都大緻相同（仍然：不明顯）。但是，盡我們所能去預測（這非常好），但是在恒星和行星運動以及諸如此類的東西方面，根本沒有看到任何影響。

所以為什麼不直接抛棄整個零點能量理論呢？為什麼不說：“它顯然不在身邊，為什麼不略過它呢？“因為你可以探測到它！弧形球！

圖解：“卡西默效應”和最近的一些實驗來衡量它。 通常，我們周圍的（幾乎）虛拟粒子的壓力會平衡。 但是在兩個表面之間，較低頻率（最長波長）的波函數不可能存在，因此它們不能增加壓力。 結果，外部壓力更高，并且表面被推到一起。

導體内部的電場為零（至少在超導體内）。這個原則與金屬光澤和“法拉第籠子”相關。在兩個導電表面之間，電場隻能假設波長短于闆之間的距離（因此隻有高于某一截止頻率的頻率），因為這些闆通過強制它為零而将其釘在場上。

這有點像你希望在海洋中找到大而低頻的波浪，而不是在杯子中。

由于導電表面之間的區域缺少與這些低頻率相對應的所有“微小系統”，因此兩個導電表面之間的能量密度略低于它們之外的能量密度（更不用說兩個密度都可能很大），這表明，作為将表面推到一起的微小壓力。 如果根本沒有零點能量，那麼你就不會看到這種效應。

因此，就像量子場理論預測的那樣，存在一些基态能量（QFT為1點）。然而，該理論還預測應該有如此多的能量，其引力效應将壓倒其他一切的引力。

這對我們對宇宙的理解意味着什麼：我們遺漏了一些東西。但這對科學家來說是老套的。作為一個人，我們習慣于處理未知數和奇怪的實驗結果。隻是在物理學上，至少在上個世紀，一個接一個的大預測/驗證取得了勝利。像這樣的絆腳石出現是因為我們做得很好。

真空災難可能導緻另一個大的範式轉變，或者略微糾正，或誰知道。其他小的奇怪現象，如核衰變和水星軌道，導緻創造了全新的領域，如粒子物理學和廣義相對論。

我們可能隻是沒有考慮到某些因素，但它無論如何都是一件大事。

相關知識閱讀

在理論物理學裡，量子場論（英語：Quantum field theory，簡稱QFT）是結合了量子力學、狹義相對論和經典場論的一套自洽的概念和工具。[1]:xi在粒子物理學和凝聚态物理學中，量子場論可以分别為亞原子粒子和準粒子建立量子力學模型。量子場論将粒子視為更基礎的場上的激發态，即所謂的量子，而粒子之間的相互作用則是以相應的場之間的交互項來描述。每個相互作用都可以用費曼圖來表示，這些圖不但是一種直觀視化的方法，而且還是相對論性協變攝動理論中用于計算粒子交互過程的一個重要的數學工具。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. Physicist- balance

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