硬核战双100期文案
真空零点能实际上就是,量子涨落或者称为真空涨落,它指的是,由于量子不确定性原理和自发对称破缺,时空的能量会在能量零点线附近波动,而在这个过程中,这部分能量会以正反粒子对(通常认为是正反电子对)的形式表现出来,当正反粒子对出现的时候,时空表现为负能量(引力势所对应的负能量),但是正反粒子对又会很快的相互碰撞湮灭产生能量,这部分能量又会回归到时空当中,用爱因斯坦的话来讲,就是粒子会从真空中借能量,然后产生正反粒子对,但很快又会还回去,从而在宏观角度上看能量依旧是守恒的。
首先先说什么是量子不确定性原理,量子不确定性原理又称为海森堡不确定性原理,是指一个微观粒子的某些物理量(如位置和动量,或方位角与动量矩,还有时间和能量等),不可能同时具有确定的数值,其中一个量越确定,另一个量的不确定程度就越大。最初的不确定性原理的简单描述就是说一个基本粒子的动量和这个动量所对应的位置不能同时100%的确定(比如Px所对应的就是在x轴上的坐标,那么Px和这个例子在x轴上的坐标不能同时100%的确定。即测量一对共轭量,必然有误差。),因为测量某个东西的状态将会不可避免地干扰那个东西,从而改变它的状态,在宏观世界中,这种现象可能不是很明显,但是在微观中,这个影响就会非常的大,比如说你想要精确的看到一个电子那么,用最简单的方法,直接观测他(虽然肉眼看不见),那么你必须要有光才能看到它,也就是说,要有光子与电子相互作用,作用之后,你才能看到这个电子的位置,但是当光子和电子作用的时候,他们的动量就会发生变化,这就使我们永远无法精确的确定一个粒子的位置,也无法同时精确地确定它的动量。
当然一个粒子的位置的不确定性,还跟一个物理限制有关,就是你要观测一个东西的时候,必须要在2个波峰之间。但是2个波峰的距离是有一个最短限制的。这个就跟普朗克定律有关了。
这个动量和位置是相对应的,如果不是相对应的,那么就可以被允许精确地确定两个参数的具体值,(比如Px和粒子在y轴上的位置这两个参数不是相互对应的那么这两个参数就可以被允许同时确定精确值。)其次,还有一个比较哲学的原因,就是在微观世界,一切都是基于概率的,这个就和薛定谔波动方程有关。这里就不继续深入讨论了。
接下来是自发对称破缺,自发对称破缺指的是当物理系统所遵守的自然定律具有某种对称性,而物理系统本身并不具有这种对称性,则称此现象为自发对称破缺。举个例子,学校方规定你的高考裸分成绩大于700分,但是事实上你的能力不足以让你考到高考裸分大于700,也就意味着你真正的成绩没有大于700,也就是说,学校规定你的高考裸分成绩在700分以上,但是你的高考裸分成绩没有700分以上,那么,那么你考出来的事实和学校对你的规定不符。将这个“学校规定你的高考裸分成绩在700分以上”当做物理系统所遵循的自然规律所具有的对称性,把“你的高考裸分成绩没有700分以上”当做这个物理系统本身所展现出来事实,那么这个时候就是所谓的自发对称破缺。
而在真空涨落中,由于真空要求能量必须为零,但是由于不确定性原理,宇宙当中的真空,永远都不会达到真真正正的零能量,那么也就产生了自发对称破缺,更具体一点来讲,实际上是真空要求希格斯粒子的能量为零,但是希格斯粒子的能量不可能为零,即自发对称破缺,那么这也就意味着,希格斯粒子始终有着与他所在的这个系统所规定的最低能量所不同的能量,那么希格斯场的真空期望值不为零,这也就使得希格斯场能够在真空条件下依旧可以与费米子场相互作用(汤川耦合),希格斯场的震动赋予希格斯粒子质量(自耦合),然后希格斯粒子与费米子场偶合,赐给电子并表现出质量。这个过程叫做希格斯机制。在真空涨落中,也就是将这部分能量赐予正反粒子对。
最后就是质能方程式。这个方程式将质量与能量结合起来。这个质能方程式现在主要为了解决在核裂变过程当中所产生的质量亏损和计算高能粒子的能量。在质能方程式的运用当中,需要注意的一点是,所谓的质量能够转换为能量,要有一个前提,就是系统当中出现了质量亏损。举个例子,在氢核聚变,产生氦原子的过程中,我们知道四个氢原子可以合成一个氦核,而一个氢原子的相对分子质量是1.008,一个氦原子的相对分子质量是4.003,那么四个氢原子结合在一起的时候,它的相对分子质量是明显大于一个氦核的相对分子质量的,也就意味着,在这个系统当中,四个氢原子核聚变形成一个氦核的过程中,出现质量的剩余,而这多出来的质量,就会根据质能方程式转换为能量,并以中子,光子或者电子中微子的形式释放出去。
不得不提的一件事是,在网络上,有很多人对质能方程式提出了质疑,其中很大一部分用着初高中的物理公式或者纯数学的方式去证明智能方程式是有问题的。但是实际上他们本质都是在直接或者间接的证明E=M,因为他们当中很多人都会忽略在使用质能方程式的过程中,要有一个质量亏损,其实也就是一个系统,前后要有一个质量差,那么这部分质量才会根据,智能方程式转化为能量。而大部分拿着初高中的物理公式证明出来的结果实际上,是在说明质量可以直接转化为能量,或者可以这么说,一个一千克的物质摆放在那里,那么它就相当于有着9百亿焦耳的能量(取c等于30万公里每秒)。这样的话,那为什么质量不直接称为能量或能量,不直接称为质量呢?为什么他们两个不直接划等号呢?为什么质量还要乘一个光速的平方呢?而那些拿着纯数学公式,硬推凑巧得到的结果,是没有任何物理逻辑的,也没有什么物理意义。当然,我这里说的是用纯数学公式去推导。比如说我见过一个人,ta拿三角函数和勾股定理,凑巧的推出了洛伦兹变换,那么,这样子推出来的洛伦兹变换就没有什么物理意义可言了。
不过,也有一部分人的质疑是有理有据的,是有逻辑性的,虽然他们的这些质疑不一定是正确的,但是他们的这种质疑的方式是合理的。
真空涨落所产生的正反粒子对相互湮灭产生能量的过程中,二者的质量将完全根据质能方程式转换为能量,然后回归时空当中。