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宇宙中的真空突然變成空氣

生活 更新时间:2024-07-22 05:05:50

“真空”這個詞,你我并不陌生,甚至可以說在我們的身邊幾乎随處可見,比如超市購買的真空包裝食品、日常使用的真空密封袋等等。

這些以“真空”冠名的東西是真正意義上的真空嗎?當然不是,而且它們與真正意義上的真空可是差了十萬八千裡。真正意義上的真空指的是一個不存在任何具有能量和動量粒子的空間。仔細品味這句話,你馬上就會意識到“真正意義上的真空”是絕對不可能存在的。因為具有能量和動量的粒子不僅包含了構成常見物質的各類原子與分子,還包括了光子,乃至中微子,總而言之,真空中就是什麼也不能有。沒有光子還好說,沒有中微子,那幾乎是不可能的。

宇宙中的真空突然變成空氣(宇宙中沒有真空)1

中微子與光子一樣,是構成物質的基本粒子,屬于輕子的一種。

中微子很小很小,所以宏觀世界的所有物質對于它而言幾乎都是透明的,當然也包括我們的身體。你可能不知道,每秒鐘大約就有1000萬億個來自太陽的中微子從我們的身體穿插而過,而我們并不會有絲毫的感知。由此可見,你想要打造一個空間,讓其中連中微子都沒有,那幾乎是不可能的,所以真正意義上的真空是不存在的,不僅人類無法打造出這樣的空間,在宇宙中的任何一個地方,也不可能存在這樣的空間。所以我們隻能降低對真空的要求,将氣壓遠低于标準大氣壓的空間稱之為真空。

宇宙中的真空突然變成空氣(宇宙中沒有真空)2

即便我們降低了對于真空的要求,但要想打造一個真空的空間仍舊是一件困難的事情。

科學與神學的觀點在大多數情況下都是對立的,但在真空的問題上卻是出奇的相似,西方神學思想認為惡魔會出現在真空裡,所以上帝極其厭惡真空,隻要出現了真空,就會立刻用其它物質将其填滿,所以真空不會存在,即便出現了真空,也會很快消失。神學的觀點有些離奇,但結論卻與事實高度相似,在現實世界想要打造一個真空空間的确非常困難。打造真空空間的難度與想要使之達到的真空度存在着密切的關系,1個标準大氣壓為101325Pa,而壓強在100Pa以上的真空空間被稱為“低真空”,這樣的真空隻需要通過抽氣便能夠實現。

宇宙中的真空突然變成空氣(宇宙中沒有真空)3

壓強在0.1Pa到100Pa之間的空間被稱為中真空,而0Pa到0.1Pa之間被稱為高真空,無論是低真空、中真空,還是高真空,都可以通過抽氣來實現,是工具就是我們所熟悉的真空泵。

當然,抽氣并不是打造真空空間的唯一方法,還可以通過化學反應的方式來輔助打造真空空間,比如把某一空間内的特殊氣體通過化學反應的方式轉化為固體,由于固體物質的密度更大,所以密閉的空間内便形成了一定的真空。現在讓我們思考這樣一個問題,如果不考慮光子和中微子這些基本粒子,隻考慮氣體分子,是否能打造一個完全的真空空間呢?仍舊不行。

宇宙中的真空突然變成空氣(宇宙中沒有真空)4

先不說我們是否能夠把一個密閉空間内的所有氣體分子都抽得一幹二淨,即便我們做到了,很快我們就會發現這個空間中又有了新的氣體分子。

為什麼會這樣呢?任何一個密閉的空間都是由物質所構成的,不論這個空間的外壁是由何種物質所打造的,當其内部的大氣壓力降低到一定程度的時候,外壁中的分子物質就會像氣體分子一樣擴散出來。這就像神學思想中所說的那樣,上帝厭惡真空,一旦出現了真空,他馬上會用其它物質對其進行填補。人類無法打造出真空空間,宇宙同樣也不行。

宇宙中的真空突然變成空氣(宇宙中沒有真空)5

宇宙是空曠的,特别是遠離各個星系的區域,物質的密度是極低的。

在這些空曠的宇宙區域,幾乎測量不到任何的壓強,它無限接近于真空,但絕對不是真正意義的真空。宇宙的平均溫度在零下270攝氏度以下,與絕對零度的-273.15℃還有一定距離。有人說隻有真空才能達到絕對零度,其實這種說法并不正确。溫度的本質就是運動,運動越快,溫度就越高,而運動是物質的本質屬性,隻要有物質,就存在着運動,也就有溫度,所有有物質存在的地方就不可能出現絕對零度。那麼沒有物質的真空空間呢?真空裡什麼也沒有,既然什麼也沒有,自然也就沒有溫度可言,所以真空并不是絕對零度,而是沒有溫度。

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