没有什么“什么都没有”，真空也并不是“真的空无一物”

weisili134

我懵懵懂懂过了一年/这一年似乎没有改变/守着你离开后的世界/空空如也

在我们有兴趣打开通往未知世界的大门之前，我们必须先熟悉被科学家们称为“真空”的那个概念。这是当今理论物理学家们理解量子现实的基础——这是一个理论模型，它帮助我们作出精确到难以置信的程度的预言，这些预言已被无数次不同实验反复检验并证实。

在宇宙中随意选择一个地方，一个区域，拿走其中所包含的一切，即所有东西。

奇怪的是，剩下的并不是空无一物，虽然你觉得自己已经拿走了里面的一切。

这合乎逻辑吗？一点都不。但大自然并不在乎我们人类怎么想。

现在，请闭起眼睛。

为什么？

因为我们周围有些东西是不能承受被看着的，你将要面对的真空就是其中之一。

你的手机、电脑、你的沙发、你的屋子，都不见了。

你把自己想象的尽可能的小，小到几乎就是个影子，只有意识才能访问的世界：完全透明，只有一点点形状。你不受周围一切的影响，也不会影响周围的一切。

然而，你的周围到底是什么，并不完全清楚。

在你看起来，那里，嗯，什么都没有。

只有黑暗，笼罩着一切，延伸到无穷。

你现在就漂浮在这看起来就像被掏空了所有一切内容物的宇宙中。

好，现在再次凝神，感受周围。你开始看到某些东西的扰动。

这好像是……好像是一个粒子（或许有两个，你也不能确定）刚好出现在你眼前，又突然化作一缕微光消失。

什么都没有，然后突然有了一些东西，现在又什么都没有了。

奇怪。

现在，又发生了一次。再一次。无数次，到处都有。

你现在所看到的显然是粒子无中生有地自发形成。而在它们因为某种原因消失之前，这些粒子也按照它们量子的自由所允许的一切可能路径运动。

你应该能够接受上面所说的那句话的最后部分了，你已经在白房间里看到了这些无人观察的量子粒子如何运动。但它们怎么可能无中生有？

好吧，它们周围并不是什么都没有。量子场无处不在。

粒子要出现，就得先从量子场中借到一些能量。因为这些场填满了所有时间与空间，粒子因此可以在任何时间与地点出现。这就是为什么说宇宙中任何地方都不存在真正真空的原因。

当某个地方所有的东西被拿走之后，你可能有理由认为那里什么东西都不会留下。但事实就如你无法把某处的时间与空间拿走一样，你也无法拿走量子场的真空。

但如果真空不是真正的空——如果量子场的真空真的可被所有开始在其中生成的粒子所定义——那么就会带来一个很合理的问题：是不是到处的真空都一样，还是真空的性质可以随着地方的不同而不同？换句话说，有没有许多种不同的真空？

一九四八年，荷兰物理学家亨德里克·卡西米尔(Hendrik Casimir)研究了按照以上方式定义的真空，他的结论是，如果这真的是宇宙的真实存在，而非仅仅是理论设想，那么不仅仅我们周围应该真正存在着不同的真空，而且它们还应该在我们的世界里留下非常确凿的效应。我们应该能够探测到这种效应。

想象有一道墙，装在万向轮上，将两间房分开，其中的一间充满空气，另一间充满水。或许你认为墙会因此移动，被水推向一边，朝充满空气的房间移动。现在，想象将两块很小的金属板平行相对放置。没有其他作用力的话，就像刚才的房间，它们应该互相排斥（或吸引）对方，因为它们所分隔开的真空之间是不同的。

为什么？

原因很简单，因为在两块金属板外面的空间大于在两者之间的空间。其后果就是在两块板之间无中生有出现的虚拟粒子应该与在两块板之外出现的粒子不同，两种真空因此会不一样。

结果是，金属板应该会移动——它们的确移动了，这种现象被称为卡西米尔效应。

卡西米尔效应证实了真正的空无一物并不存在，不仅如此，它还显示了我们的世界中存在着不同种类的真空，而且还会因此产生力：真空之力