量子预言成真:无中生有


本文要点:

  • 宇宙中有各种各样的守恒定律:能量、动量、电荷等等。所有物理系统的许多属性都是保守的:事物不能被创建或破坏。
  • 我们已经学会了如何在特定、明确的条件下创造物质:通过以足够高的能量将两个量子碰撞在一起,以便可以出现等量的物质和反物质,只要 E = mc² 允许它发生。
  • 我们第一次成功地在没有任何碰撞或前体粒子的情况下创造了粒子:通过强电磁场和施温格效应。

从无到有?
只要你有空的空间——物理上的虚无的终极——简单地以正确的方式操纵它就不可避免地会导致一些东西的出现。
在真空的深渊中碰撞两个粒子,有时会出现额外的粒子-反粒子对。拿一个介子,尝试将夸克与反夸克分开,一组新的粒子-反粒子对将从它们之间的空白空间中被拉出。从理论上讲,即使根本没有任何初始粒子或反粒子,足够强的电磁场也可以将粒子和反粒子从真空本身中撕裂出来。

施温格效应
量子场论的创始人之一朱利安·施温格 (Julian Schwinger)提出的施温格效应:现已得到验证,并告诉我们宇宙如何真正从无到有。

此前,人们认为需要最高的粒子能量才能产生这些效应:这种效应只有在高能粒子物理实验或极端天体物理环境中才能实现。但在 2022 年初,利用石墨烯的独特特性,在一个简单的实验室装置中创建了足够强的电场,从而能够从无到有自发地产生粒子-反粒子对。

在我们居住的宇宙中,确实不可能以任何令人满意的方式创造“虚无”。从根本上来说,存在的一切都可以分解为无法进一步分解的个体实体——量子。这些基本粒子包括夸克、电子、电子的较重近亲(μ子和τ)、中微子以及它们所有的反物质对应物,加上光子、胶子和重玻色子:W+、W-、Z 0和希格斯。然而,如果你把它们全部拿走,剩下的“空白空间”在许多物理意义上并不完全是空的。

其一,即使没有粒子,量子场仍然存在。正如我们无法将物理定律从宇宙中夺走一样,我们也无法将遍布宇宙的量子场从宇宙中夺走。

另一方面,无论我们将任何物质源移到多远,有两种远程力的影响仍然存在:电磁力和引力。虽然我们可以通过巧妙的设置来确保某个区域的电磁场强度为零,但对于引力我们却无法做到这一点;在这方面,空间不可能在任何真正意义上被“完全清空”。

banq注:
无的含义是什么?
无的含义其实是肯定了“上下文”的存在,只要上下文存在,哪怕这个上下文中无任何物质,也可以从无到有创建出来
道生一,一生二,这里的道应该是“上下文”。