无或真空的传统概念受到我们对量子力学理解的最新进展的挑战。事实证明,太空的真空并不像我们曾经想象的那样空虚,相反,它充满了量子层面的活动,产生了一种被称为量子泡沫的现象,本文将探讨量子泡沫的概念、它的意义以及对我们理解宇宙的影响,什么是量子泡沫?量子泡沫,也称为时空泡沫,是物理学家约翰惠勒创造的一个术语,用于描述时空结构内发生的微观波动。
在普朗克尺度,时空本身被认为在自然界中变得泡沫状,具有微小的、不断变化的波动,这违背了我们对空旷空间的传统理解。量子泡沫在宇宙中的作用量子泡沫在塑造我们对宇宙最基本层面的理解方面起着至关重要的作用。量子泡沫影响的一些关键方面包括:真空能:量子泡沫内的不断波动会产生真空能,这是一种即使在没有物质的情况下也存在的零点能量形式。
1、什么是量子泡沫物理问题量子泡沫也叫时空泡沫,是惠勒1195年根据量子力学提出的概念。量子泡沫是极小尺度下量子振荡的定性描述,在这么小的时空尺度下,不确定关系使粒子和能量瞬间产生,然后湮灭。随着我们讨论时空尺度的缩小,虚粒子能量将增加。根据爱因斯坦的广义相对论,能量将使时空弯曲,这意味着足够小尺度下能量的“泡沫”式涨落将大到足以在较大尺度下观测到相对平滑时空的显著偏离,但我们必须有一个量子引力理论才能指出在什么样的尺寸下才能出现这样的量子泡沫,现有的各种量子理论不能精确地描述这么小尺度下的物理。
2、什么是量子泡沫?量子泡沫是极小尺度(普朗克长度量级)下量子振荡的定性描述。在这么小的时空尺度下,不确定关系使粒子和能量瞬间产生,然后湮灭。随着我们讨论时空尺度的缩小,虚粒子能量将增加。根据爱因斯坦的广义相对论,能量将使时空弯曲,这意味着足够小尺度下能量的“泡沫”式涨落将大到足以在较大尺度下观测到相对平滑时空的显著偏离。但我们必须有一个量子引力理论才能指出在什么样的尺寸下才能出现这样的量子泡沫,现有的各种量子理论不能精确地描述这么小尺度下的物理。
虚粒子概念出现于量子场论中,当粒子发生相互作用时,虚粒子短暂地产生并湮灭;尽管虚粒子从未被实际观测到,但根据虚粒子概念预言的效应被实际观测到了。虚粒子可被认为在真空中短暂地产生并湮灭,这种真空涨落会影响真空的性质,导致非零能量即真空能的存在;按量子力学概念,这是一种零点能,斯蒂芬·威廉·霍金提出的“虫洞”,有可能借助它回到过去,或者进入未来,虫洞就存在于量子泡沫之中。