真空不空、無中生有由物理網(wǎng)整理提供，更多學科資料請關注物理網(wǎng)

真空技術是當今廣泛應用的一項高技術.例如電視機顯象管中的真空度達到幾十億分之一個大氣壓, 以保證圖象清晰;在高能粒子加速器上, 為防止加速的基本粒子與管道中的空氣分子相碰撞而損失能量, 需要管道保持幾億億分之一個大氣壓的超高真空.在這樣高的真空度下, 一立方厘米的空間內(nèi)大約有上千個空氣分子.科學家們把完全沒有任何實物粒子存在的真空, 為`物理真空'.那么`物理真空'中真的一無所有嗎?

真空非但不空, 而且非常復雜, 它是一個填滿負能電子的海洋.本世紀二十年代, 英國物理學家狄拉克建立了一個正確描述極高速運動電子的狄拉克方程, 把狹義相對論和量子力學有機地結合起來了.并預言負能量的電子的存在.我們?nèi)粘Ｒ姷降奈矬w帶的都是正能量, 如高山流水、星移斗換等等, 總之, 我們所看到的世界是一個正能量的世界.可是, 在這個正能量世界的背后, 是一個絕對看不見的負能世界.雖然在我們生活的空間中充滿密密麻麻的負能電子, 可是, 我們一點感覺不到它的存在.

在負能量的世界中, 電子具有非常奇妙的性質.如果你想把它往前推, 它偏要向后退;你想把它拉向右邊, 它偏要向左走.正能電子發(fā)光時, 它總是消耗能量;而負能電子發(fā)光時, 它卻總是增加能量.如果地球上的河流中的水都是負能電子組成的話, 那將不是水往低處流, 而是水往高處流了.負能電子就是這樣一種倔脾氣, 因此, 有人稱它為驢電子, 就象一頭不聽使喚的倔驢.

狄拉克認為, 空間中驢電子塞得滿滿的, 它占據(jù)了空間中所有的席位, 而且不能隨便運動.因此, 其奇妙的性質并不明顯, 正能電子在充滿驢電子的海洋中作跟驢電子無關的運動.這些負能電子好象是一頭頭沉睡中的`懶驢', 對外界似乎毫無反應.

但是, 這些賴驢也有被`敲'醒的時候.當用光子轟擊它們時, 如果光子的能量很小, 它們是很不在乎的, 也就好象是`對驢彈琴', 但如果光子的能量超過二倍電子靜止能量時, 而光子的能量大于2mc 時, 情況就不一樣了.驢電子能夠吸收一個光子, 變成真正的電子, 而在它原來的位置上留下一個空穴.由于空穴的出現(xiàn), 原來看不見的驢電子海洋現(xiàn)在就可以看見了.這個空穴就是一個單位正電荷, 且與正能電子行為相同的正電子.光子消失了, 但卻從負能電子海洋中敲出了一對正、負電子.按我們通常的觀點來說, 這對電子是`無中生有'地產(chǎn)生的.當然, 當正電子和負電子碰到一塊時, 相反的過程也照樣發(fā)生.電子填充到驢電子的空位上, 剩下的能量作為光子而放出.

1932 年8 月, 美國物理學家安德森在研究宇宙射線時, 發(fā)現(xiàn)了正電子.于是, 狄拉克的負能電子海洋就廣為人們接受了.

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