真空不空、無中生有由物理網(wǎng)整理提供，更多學(xué)科資料請(qǐng)關(guān)注物理網(wǎng)

真空技術(shù)是當(dāng)今廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)高技術(shù).例如電視機(jī)顯象管中的真空度達(dá)到幾十億分之一個(gè)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(gè)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(gè)空氣分子.科學(xué)家們把完全沒有任何實(shí)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(fù)雜, 它是一個(gè)填滿負(fù)能電子的海洋.本世紀(jì)二十年代, 英國(guó)物理學(xué)家狄拉克建立了一個(gè)正確描述極高速運(yùn)動(dòng)電子的狄拉克方程, 把狹義相對(duì)論和量子力學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來了.并預(yù)言負(fù)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(gè)正能量的世界.可是, 在這個(gè)正能量世界的背后, 是一個(gè)絕對(duì)看不見的負(fù)能世界.雖然在我們生活的空間中充滿密密麻麻的負(fù)能電子, 可是, 我們一點(diǎn)感覺不到它的存在.

在負(fù)能量的世界中, 電子具有非常奇妙的性質(zhì).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(shí), 它總是消耗能量;而負(fù)能電子發(fā)光時(shí), 它卻總是增加能量.如果地球上的河流中的水都是負(fù)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(fù)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(rèn)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(yùn)動(dòng).因此, 其奇妙的性質(zhì)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(guān)的運(yùn)動(dòng).這些負(fù)能電子好象是一頭頭沉睡中的`懶驢', 對(duì)外界似乎毫無反應(yīng).

但是, 這些賴驢也有被`敲'醒的時(shí)候.當(dāng)用光子轟擊它們時(shí), 如果光子的能量很小, 它們是很不在乎的, 也就好象是`對(duì)驢彈琴', 但如果光子的能量超過二倍電子靜止能量時(shí), 而光子的能量大于2mc 時(shí), 情況就不一樣了.驢電子能夠吸收一個(gè)光子, 變成真正的電子, 而在它原來的位置上留下一個(gè)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(gè)空穴就是一個(gè)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(fù)能電子海洋中敲出了一對(duì)正、負(fù)電子.按我們通常的觀點(diǎn)來說, 這對(duì)電子是`無中生有'地產(chǎn)生的.當(dāng)然, 當(dāng)正電子和負(fù)電子碰到一塊時(shí), 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(guó)物理學(xué)家安德森在研究宇宙射線時(shí), 發(fā)現(xiàn)了正電子.于是, 狄拉克的負(fù)能電子海洋就廣為人們接受了.

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