第556章 宇宙大爆炸之谜!假真空!真真空!真空相变!永恒寂灭!
李奇维提出真空零点能的概念后,整个会场震撼不已。
它打破了所有人对真空的认知!
真空不仅不是空无一物,反而是充满了能量,遍布整个宇宙。
这些能量因为不确定性原理,会发生量子真空涨落现象,从而随机诞生虚粒子对。
但是正常情况下,这些虚粒子对又会相互湮灭,把能量还给真空。
这个理论听起来是如此的不可思议。
众人有着太多太多的疑问。
物理学家们在思考这个理论的正确性到底有多大。
在布鲁斯教授的分析下,不少人已经开始意识到现有的真空观念是有问题的。
但这不能说明,对方的理论就一定是对的。
一切都需要实验的验证!
普朗克神色震撼,他没想到自己的论文竟然会引出真空零点能这样匪夷所思的概念。
如果它真的存在,那就是一场物理学领域的革命!
真空远远比人类想象的更神秘!
普朗克感慨道:
“布鲁斯啊,你真是了不起!”
“你又开辟了一个全新的领域!”
然而,对于那些非物理学专业的人而言。
他们开始畅想真空零点能的应用了。
一时间,众人议论纷纷。
有人问道:
“布鲁斯教授,如果我们能掌握和利用真空零点能,那岂不是相当于拥有无尽的能源了?”
李奇维笑道:
“想法很好,但不可以。”
“如果我们能提取真空零点能,就违背了热力学第二定律和熵增定律。”
“因为现在的真空已经处在了基态,也就是能量最小的状态。”
“我们不能再从真空中移除和获取任何能量。”
“如果你非要获取,那么必然要使用更多的能量来实现【获取】这个行为。”
“这是毫无意义的。”
哗!
众人闻言,皆是满脸可惜。
很显然,如果真空零点能可以随意使用,那就是最清洁最好用的能源了。
在后世,很多科幻小说喜欢使用真空零点能这个科学元素。
外星人的高级飞船可以直接抽取真空零点能,从而实现跨星际飞行。
甚至还有利用真空零点能制造出永动机的。
但很可惜,这些都是对真空零点能的错误理解,不可能实现。
这时,又有人问道:
“布鲁斯教授,那真空零点能到底有多大呢?”
“比如说一立方米大小的真空内,它所蕴含的零点能具有有多少?”
李奇维回道:
“我也不知道。”
“我提出的量子真空涨落和真空零点能概念,目前还只是我的猜想。”
“它们的正确性需要得到实验的验证。”
真实历史上,量子真空涨落以及真空零点能确实被实验证明了。
那就是大名鼎鼎的【卡西米尔效应】。
1948年,荷兰物理学家卡西米尔提出了一个思想实验。
把两片非常薄的电中性金属板相互靠近,当距离足够近的时候,两片金属板之间就会表现出吸引力。
由于实验要求精度极高,直到1996年,卡西米尔效应才得到验证。
研究者使用的金属板,其厚度只有0.05微米左右。
当两片金属板之间的间隙只有10纳米(100个原子的直径)时,在金属板上产生了大约相当于一个标准大气压的压力。
这是为什么呢?
假设量子真空涨落现象存在,那么在金属板的内侧和外侧会同时产生虚光子。
这些虚光子的波长是很大的一个范围,各种波长的虚光子都存在。
但是由于金属板间隙的限制,在金属板的内部,较长波长的虚光子会被排挤出去。
因此,金属板内部的能量密度就会小于外部的能量密度。
这就产生了一种使得金属板相互靠近的力,表现出相互吸引。
这就是著名的卡西米尔效应,这个力也叫卡西米尔力。
中间产生力的过程非常复杂,需要用到量子场论、真空极化等知识。
根据计算,实验测量到的力与理论预测值相差只有1%。
卡西米尔效应有力地证明了量子真空涨落现象的存在,同时也证明了真空零点能的存在。
后来,物理学家通过量子场论,从理论上计算出真空零点能的密度高达2x10^103焦耳/每立方厘米。
这是一个极其恐怖的天文数字!
什么概念呢?
你伸出五指,然后握拳,你拳头所在的空间范围内,其蕴含的真空零点能比整个宇宙所有物质的能量都要高。
这简直和天方夜谭一般!
但是,天文学家通过对宇宙的观测和计算发现,真空零点能的能量密度仅有2x10^-17焦耳/每立方厘米。
物理学家的理论预测和天文学家的实验测量,结果竟然相差了整整120个数量级。
很明显,两者必然有一个是错误的。
总之,后世物理学界对于真空零点能的存在已经达成共识,没有疑问。
但是关于它的各种性质,还在继续深入研究当中,属于天空中的乌云。
所以,此刻李奇维无法准确回答对方的问题。
他接着说道:
“现有的量子力学还不足以描述量子真空涨落行为。”
“所以我认为,量子力学还远远没有发展到尽头!”
轰!
这一下,会场内彻底轰动。
薛定谔、海森堡等人皆是震撼不已。
他们俩都以为自己的理论就是量子力学的最终版本了。
然而在布鲁斯教授眼里,这还不是终结?
量子力学的神奇,超越了他们的想象。
不过,他们很认可布鲁斯教授的判断。
真实历史上,量子力学之所以会进化到量子场论,就是因为对真空的研究。
所谓的量子场论,顾名思义,就是把量子概念和经典场论在一起(还加上狭义相对论)。
传统的量子力学中,只有能量、粒子等是量子化的。
但是物理学家发现了一些不能解释的现象。
比如光子在电磁场中的运动和相互作用。
按照经典场论的观点,电磁场是连续地、均匀地分布在宇宙真空中。
但是这种连续的场和量子化的光子之间就产生了矛盾。
毕竟一个是连续的,一个是间断的,哪怕数学计算上,就会出现问题。
于是,以狄拉克为首的一批物理学家突然奇想:
干脆把场也给量子化了!
他们首先瞄准的就是电磁场,因为物理学家对于电磁场最熟悉。
狄拉克通过数学证明了,可以将电磁场作为一个具有无穷维自由度的系统进行量子化。
量子化后的电磁场不是连续的,而是离散的。
这样一来,离散后的电磁场和光子的行为就能很好地统一了。
量子场论就此诞生。
它可以说是后世最重要的一个物理理论框架。
一切量子现象都可以被量子场论解释。
在其基础之上,发展出了量子电动力学、量子色动力学、电弱统一、标准模型等等新的理论。
杨振宁、李政道、费曼、施温格等等一大批天才脱颖而出,星光熠熠!
此刻,李奇维想到这些,就觉得热血沸腾!
以他现在的年龄,这些未来的天才大佬们都只能算他的孙辈。
这一世,他们还会创造出同样的传奇吗?
亦或者是:“我能取得今天的成就,都要感谢布鲁斯教授的栽培。”
忽然,众人觉察到布鲁斯教授的异常。
他的脸上竟然带着痴痴的笑容。
有人打趣道:
“布鲁斯教授被自己的理论惊艳到了!”
“他老人家肯定觉得自己太牛逼了,怎么会想到这种理论。”
接着,众人又看到布鲁斯教授的气势陡然一变。
他好像进入了一种极其兴奋的状态。
很快,在众人的好奇下,李奇维回过神来,语出惊人。
“各位,我刚刚忽有所感,想到一个和真空零点能有紧密联系的理论。”
“在第二届布鲁斯会议上,我曾经提出过宇宙大爆炸猜想。”
“当时的我认为,宇宙是诞生于一场大爆炸,我们的宇宙在不断膨胀。”
“如今,宇宙膨胀已经被哈勃所验证,但是大爆炸理论仅仅是个猜想。”
“爆炸前的奇点是什么?”
“爆炸的过程是什么样的?”
“宇宙万物又是如何形成的?”
“我们宇宙的解决又会如何?”
“等等!”
“这些问题我们一无所知。”
“但是今天,真空零点能概念,给了我新的启发。”
“或许,我可以稍微粗糙地解释宇宙大爆炸的过程了。”
哗!
刚刚还算平静的会场,再次爆发出一阵惊呼!
所有人都不可思议地瞪大了双眼。
“布鲁斯教授今天是嗑药了吗,怎么那么猛!”
“他的灵感简直无穷无尽!”
“为什么每次头脑风暴,我只有头脑,没有风暴,而布鲁斯教授却能刮起宇宙级风暴。”
“太强了!”
“真空零点能和宇宙大爆炸能有什么关系?”
所有人议论纷纷。
他们的好奇心浓郁到极点。
大家都看出来了,布鲁斯教授这是彻底放飞想象力的翅膀了。
从不确定性原理推导而出的量子真空涨落,引出了各种匪夷所思的猜想。
甚至现在竟然联系上了宇宙大爆炸理论。
这简直就是一场最好的发散思维教学课。
薛定谔闻言,震撼不已。
他本以为开场快结束了,布鲁斯教授马上就要讲解不确定性原理了。
但是没想到居然要讨论宇宙大爆炸了。
这画风变得也太快了吧!
让人猝不及防。
不过,他的脸上却非常兴奋。
“这场演讲太成功了!”
“布鲁斯教授把枯燥深奥的量子力学,讲的让普通人都欲罢不能,浮想联翩,产生了浓厚的兴趣。”
“他没有深入讲解那些繁杂的数学公式,而是通过逻辑推导,让众人理解那些天马行空、违背常识的概念。”
“这种演讲方式,需要演讲者的水平和知识储备都到达一个极高的程度。”
薛定谔内心感慨:
“整个科学界,恐怕也只有布鲁斯教授才能做到了!”
此刻,普朗克、爱因斯坦等人也来了兴趣。
宇宙大爆炸理论自提出之后,研究的人不是很多。
不是大家不想,而是根本没有头绪,不知道从哪开始。
现有的理论根本无法描述这种空间的几何爆炸过程。
至于物质是如何诞生的,那就更无从下手了。
所以,宇宙大爆炸仅仅作为猜想,是物理学的未解之谜。
但是现在,布鲁斯教授竟然从真空零点能上找到了灵感。
物理学大佬都很好奇。
李承道再次看向李承德。
“二弟?”
“哥,别看了,这次我真不会了。父亲的想象力已经超出了我的直觉范围。”
道不语,窃喜,心稍慰。
在众人的注视下,李奇维继续说道:
“按照我的宇宙大爆炸理论,宇宙从无限小的奇点膨胀到如今的范围,其实就是空间的膨胀。”
“那么,宇宙中的物质是如何无中生有的呢?”
“可能已经有人猜出来了。”
“没错,就是来自真空零点能!”
“真空本身就蕴含无穷的能量。”
“而宇宙中的物质就来自于剧烈的量子真空涨落。”
“我们不妨大胆设想。”
“在大爆炸开始的那一瞬间,空间就好像被煮沸的开水,到处沸腾。”
“此时的真空并不是在基态,而是处于极度活跃的状态,可以称其为【假真空】。”
“假真空的能量密度极高,因为某些特殊的机制,量子涨落产生的虚粒子,很容易就变成实粒子,组成实物质。”
“随着越来越多的真空能量转变为物质,假真空越来越向着基态靠近。”
“直到某一刻,真空中的能量再也不能变成物质了,此时爆炸结束。”
“接下来就是宇宙的自行演化,各种微观粒子互相组合,形成了今天的宇宙格局。”
“这时的真空才是真正的【真真空】。”
“从假真空到真真空的这种转变,有点类似物理学上的相变过程。”
“所以,我把它称为【真空相变】。”
静!
整个会场内鸦雀无声。
所有人都被真空相变理论震撼的无以复加!
这时,李奇维接着道:
“不少人可能有点疑惑,我再举个形象的例子。”
“假设现在桌子上立着一支笔,笔尖朝下。”
“此时的笔虽然是对称的,但是它并不【稳定】。”
“笔会随机朝着一个方向倒下去。”
“在这个过程中,它释放了自己的势能。”
“真空相变就是类似的过程。”
“早期的假真空就相当于立着的笔。”
“虽然它看起来是真空,但是却处于不稳定的激发态。”
“而笔倒下的过程,就是假真空相变的过程。”
“在这个过程中,假真空的能量释放,一直到变成真真空的基态,也就是笔横着躺在桌子上。”
“此时的笔可以永远保持原样,不再运动,同时它也无法再释放能量。”
“我们目前的真空就是如此。”
轰!
会场内顿时爆发出倒吸冷气的声音。
哪怕是不懂物理学的人也听懂了。
这个理论实在太惊世骇俗了!
“上帝啊!”
“我怎么感觉布鲁斯教授是在创世!”
“宇宙从虚无中诞生,一切的一切都来自虚空。”
“布鲁斯教授洞悉了上帝之手段!”
“恐怖如斯!”
众人简直骇然!
宇宙大爆炸理论加上真空相变理论,竟然逻辑自恰地解释了宇宙和物质的形成。
这太不可思议了!
普朗克、爱因斯坦等大佬们彻底失神。
哪怕是他们也为之震惊!
“布鲁斯竟然把量子力学应用到了宇宙起源。”
“真是天马行空的想象力啊!”
“他的脑子到底是怎么长的?”
海森堡呼吸急促,神色兴奋。
他觉得自己在布鲁斯教授面前,就好像一个耄耋老人,思想腐朽不堪。
“这才是真正的物理直觉啊!”
“矩阵力学虽然是我发明的,但是关于它的应用,我比布鲁斯教授差了十万八千里。”
海森堡很清楚,不管是真空零点能,还是真空相变,这些理论目前都只是猜想。
但猜想和猜想也是不同的。
有些人的猜想是纯粹瞎想,而布鲁斯教授的猜想则是基于现有理论,为物理学描绘的宏伟蓝图。
薛定谔内心感叹。
为什么这些猜想不是基于他的波动力学啊。
今天的演讲过后,或许会掀起一场研究矩阵力学的热潮。
既然布鲁斯教授能从矩阵力学中推导出不确定性原理,继而提出量子真空涨落。
那么他们是不是也有可能发现新的理论呢?
李承道震撼地看着台上。
他此刻对父亲的崇拜达到了最巅峰。
“这就是父亲的实力吗?”
“真是令人只能仰望啊!”
“同样的理论,在别人手里只是冰冷枯燥的数学,但是在父亲手里,就变成了足以撼动乾坤的利器。”
“飞摘叶皆可伤人!”
李承德慵懒的双眼中,有璀璨精芒一闪而逝。
他低声喃喃道:
“原来如此。”
随即,他又恢复了那副吊儿郎当的神态。
这时,爱因斯坦忽然问道:
“布鲁斯,你之前预言了宇宙会有三种结局:继续膨胀、收缩、维持平衡。”
“那么现在,有了真空零点能的出现,你认为宇宙的结局会有变化吗?”
众人闻言皆是一惊。
这可是一个好问题啊!
布鲁斯教授当初提出宇宙大爆炸猜想时,量子力学都还没有创建呢。
那时的他只能基于爆炸膨胀的过程给出宇宙结局的猜想。
但是现在,有了真空零点能,宇宙的结局是否会改变呢?
李奇维闻言,先是一愣,然后微微一笑,说道:
“其实大家都可以沿着我的理论一直想下去。”
“我们不妨再做一个大胆的假设。”
“如果现在的真空并不是基态怎么办?”
“就好比那只倒下的笔,我们拿放大镜一看,发现它跟桌子之间竟然还有一个很小很小的角度。”
“笔还没有完全倒下!”
“如果真空也是如此,那就说明相变还没有结束!”
“现在的真空零点能,虽然我们不知道它的具体数值,但它肯定是一个正数。”
“而如果真空继续相变下去,有没有可能它的零点能会变成真正的零呢?”
“当然,从真空零点能的定义来看,它是量子系统所固有的能量,不可能为零,否则就不符合不确定性原理。”
“但是我们可以大胆想象,若真空中的能量真的没了,那么它会变成什么?”
不知是谁突然冒出一句:
“是虚无。”
李奇维说道:
“没错,就是真正的虚无!”
“连真空本身都不存在了。”
“我们无法想象没有能量的真空是什么样的存在形式。”
“但是那将是真正的【无】。”
“连存在的概念都没有了。”
嘶!
众人只感觉头皮发麻,骇人听闻。
之前宇宙的三种结局,不管哪一种,至少还有存在。
比如一直膨胀下去,物质越来越多。
维持平衡,物质不变。
宇宙收缩,最后又变成奇点,然后重新爆炸,形成循环。
哪怕是无限小的奇点,它也是一种存在。
但是真空相变到零点能为零就不同了。
什么都没有了。
【存在】都不存在了。
是真正的永恒寂灭!
光想想就不寒而栗!
在场有几个哲学家,神色兴奋,他们觉得物理学的尽头就是哲学。
存在与虚无,这可是哲学家最终极的命题。
这时,李奇维笑着补充道:
“大家不要太过害怕。”
“且不谈我的猜想对不对。”
“就算是对的,真空相变这种宇宙尺度的运动,也不是人力所能抗衡的。”
“所以,想也没用。”
“还不如想想要怎么证明量子真空涨落现象。”
“如果证明那是错的,太好了,大家不用难过了。”
“难过的只有我一个。”
众人皆是会心一笑。
在后世,宇宙起源也是物理学的终极问题之一。
虽然有着各种各样的理论,但哪一个理论都没有得到验证。
李奇维提到的真空相变,也只是其中的一种猜想而已。
或许,只有四大基本力被统一的那一刻,人类才能真正揭开宇宙诞生之谜。
李奇维突然变得豪情万丈。
这个世界上,只有他有着唯一的一丝机会。
“就让我亲手终结宇宙的一切吧!”
(本章完)