什么是虚空？虚空不等于真空

博科园-科学科普
平凡的物理之路04:57来自博科园
数千年来，哲学家们一直在讨论“虚空（nothing）”的本质。但我们更想知道的是，现代科学对此有何评论吗？在一个The Conversation对著名的宇宙学和天体物理学家马丁·里斯（Martin Rees）的访谈中，里斯解释说，当物理学家谈论虚空时，他们指的是真空。听起来这或许很简单，但实验表明，真空并非真的是空的——它潜藏着一种神秘的能量，这种能量可以告诉我们宇宙的命运。

马丁·里斯@三一学院。图片：Nick Saffell
Q：真空与虚空真的完全一样吗?
A：在我们看来，真空似乎就是虚空的。打个比方，水对鱼来说或许就什么都不是——它是当你把在海中沉浮的所有东西都带走时所剩下的东西。同样，真空也被认为是十分复杂的。
我们知道宇宙非常空旷。空间的平均密度约是每10立方米一个原子——比我们在地球所能获得的任何真空都要稀薄得多。但是，正如最近所证实的那样，即使你把所有的物质都移走，空间也具有一种弹性，这种弹性能允许空间本身的涟漪——引力波通过它传播。此外，我们还了解到，在空无一物的空间中，存在着一种奇异的能量。
Q：随着量子力学在20世纪的兴起，我们第一次了解到这种真空能量。量子力学支配着原子和粒子的微小世界。它表明，真空空间是由具有涨落的背景能量场组成的，由此产生了突然出现又突然消失的波和虚粒子。它们甚至能产生一个非常小的力。但大尺度的真空空间又是怎样呢？