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spanclass什么意思真空，真空极化的概念，其实非常复杂

长河网 • 2019-01-22 23:11:04 • 文化 • 阅读 15
真空极化：在量子场论里，尤其是量子电动力学，真空极化是一个在背景电磁场中产生电子-正子虚粒子对的过程。 产生的虚粒子对会改变原本电荷和电流的分布。 有时这被视作规范玻色子（光子）的自身能量（self energy）。 1997年，日本TRI
原标题：真空，真空极化的概念，其实非常复杂真空极化：在量子场论里，尤其是量子电动力学，真空极化是一个在背景电磁场中产生电子-正子虚粒子对的过程。产生的虚粒子对会改变原本电荷和电流的分布。有时这被视作规范玻色子（光子）的自身能量（selfenergy）。1997年，日本TRISTAN粒子加速器观测到真空极化的现象。根据量子场论，一个包含作用粒子的基态（或真空态）不单纯只是个空无一物的空间，它包含了存活时间很短虚正反粒子对，从真空中产生并彼此湮灭。部分正反粒子对带有电荷，例如正负电子对。这类的粒子对会形成电偶极矩。在电磁场的作用下粒子对会产生位移，并且反过来影响电磁场。（部分的遮蔽效应或介电质效应）因此场的作用会比原先预期的来得小。而这个虚粒子对转向的过程就是真空极化。粒子-真空相互作用的效应。按照近代物理学的观点，真空不是虚空，而是量子场系统的基态，具有复杂的结构。处于基态的量子场在不断地振动，具有零点振动能，且具有相互作用（包括自作用），真空中各种量子场不断地有各种虚粒子在产生、消失和转化。在某种意义上真空像是介质，类似于电磁学中电场对电介质的极化，真空与外电磁场的相互作用产生真空极化。真空极化反过来会影响粒子的性质，导致可观测的后果。氢原子能级的兰姆移位和电子的反常磁矩是其典型的两个实例。实验观测的结果与量子电动力学考虑真空极化效应的计算结果，在非常高的精度上完全符合一致，证实了真空极化效应。在量子力学里，真空并不意味着没有任何场、粒子或能量。量子真空是一种能量为最低的状态，它只是被称作“真空”而已，实际上能量严格为零的状态是不可能存在的。“真空”是物理学中最富有迷惑性的概念之一。当在量子水平上观察时，真空并不是空无一物，而是充满了接连不断产生和消失的基本粒子对，如电子-正电子对或夸克-反夸克对。这些真空中随机产生的粒子其实也是真实的，但是它们的寿命非常短。在MarcelUrban及其同事的研究当中，他们第一次建立起了描述真空磁性和极化性质的量子理论，即真空的“磁导率”和“介电常数”，这两个参数决定了光速，它们与真空中单位体积中的虚粒子数量相关。因此，从理论上来讲，光速并不像传统物理学中认为的那样是固定的常数。光子传播时间的涨落估计值在每平方米5*10^-17秒，这是可以借助于最新超快激光进行实际检验的。另一方面，Leuchs和Sanchez-Soto把真空中的“带电虚粒子”描述为由于真空极化而产生的电偶极子。所以说，真空极化是这样的，真空不空，真空具有能量。也可以等价的说真空具有物质属性。在真空状态下，空间不是一无所有，会出现量子涨落现象。所以时空微扰是一定存在的。结合上一章薛定谔的猫，多强调一点，任何物理系统，都无法保持完全独立。我看到有的人说真空极化理论挑战相对论？我不理解这样的想法，真空极化怎么挑战相对论？相反，我认为真空极化，不但不会挑战相对论，更是和相对论有一直的方向。真空极化现在多用于量子场论之中，尤其是量子电动力学。但真正极化也表面时空的物质性，真空不空，即时空能量处处可见。而广义相对论就是时空引力理论。我在科普书籍《变化》中也反复强调，引力是时空的性质。爱氏的场方程是一个非线性波动方程。也就是说方程体现了它的开放性，复杂性。在广义相对论中，大家也都会认为时空是具有能量。这与真空极化效应并不矛盾。反而是相辅相成的。引力是时空性质，真空极化是时空能量微扰【以产生虚粒子对等形式表现】。所以以真空极化作为跳板，连接量子力学和相对论。也就是通过这个效应，来建立包含引力理论的标准模型值得我们思考和探究。这个方向非常好。就像我在科普书籍《变化》中所说的，引力量子化的难点是爱氏理论时空背景弯曲的问题。所以引力的起源，引力量子化的根本是时空量子化。摘自独立学者，科普作家灵遁者量子力学书籍《见微知著》责任编辑：

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