真空為什么不是“空”的？里面究竟還有什么東西？

真空，顧名思義就是沒有任何物質(zhì)的空間。

我們一般認為當把空間中的空氣分子包括一些雜質(zhì)全部去除掉，那么這一空間就是空無一物的空間，當然屬于真空。

在宇宙深空中，基本上都屬于真空。事實上，宇宙中是不存在絕對真空的空間。

因為即便拿掉宇宙真空中所有的物質(zhì)，依舊會殘留部分光線，光線的本質(zhì)就是電磁波，而電磁波就是光子，光子屬于物質(zhì)，光子具有能量。這些能量就可以體現(xiàn)出溫度。

我們知道溫度的本質(zhì)就是微觀粒子運動劇烈程度的宏觀表象。

只要存在物質(zhì)，物質(zhì)必然是運動的，不可能存在絕對靜止的物質(zhì)，所以任何存在物質(zhì)的空間必然是具有溫度的特性。

事實上，這里有一個悖論，那就是只要是人類能觀察到的空間，必然是通過光線來傳遞的。而光線經(jīng)過的空間就會帶來額外的能量攝入，這些能量就是以溫度的形式呈現(xiàn)出來。

這時候，你或許就會明白，絕對真空就意味著絕對零度。

當然，這樣的推理來自經(jīng)典力學(xué)，在量子力學(xué)未誕生之前，很多科學(xué)家相信絕對真空就是絕對零度的體現(xiàn)。

直到1900年，普朗克提出能量量子化之后，量子力學(xué)才得以建立。之后狄拉克提出狄拉克之海。

狄拉克認為，即便空間空無一物，甚至不存在光線，空間中依舊存在零點勢能的粒子。

這些粒子正是我們所說的反物質(zhì)。

一提到反物質(zhì)，很多人都以為這是一種科幻上的概念，就和蟲洞一樣。事實上，宇宙中的反物質(zhì)十分常見，包括你身邊的空間中，不斷有反物質(zhì)冒出。

真空甚至有點和道教“無中生有”的概念有點類似。

在現(xiàn)代物理學(xué)中，真空中會平白無故，毫無征兆地冒充一對正反粒子。

這對正反粒子是憑空誕生的，它們的能量是暫時向真空借的，這時候能量守恒定律被打破了。

但是很快這對正反粒子就會100%相遇且湮滅，又將能量釋放到真空中，這時候真空的能量又被恢復(fù)了。

所以能量守恒定律只是在宏觀意義上是成立的，在微觀時間尺度上，能量守恒定律會被反粒子打破。

反粒子和反物質(zhì)是什么關(guān)系呢？

事實上，反粒子和粒子是一樣的，標準模型中的所有粒子都有與其對應(yīng)的反粒子，反粒子就是反物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。

由反粒子構(gòu)成的原子叫反原子，反原子構(gòu)成的分子叫反分子，再由反分子構(gòu)成的宏觀物質(zhì)就是反物質(zhì)。

所以我們現(xiàn)在知道了，制造反物質(zhì)并不難，因為真空中就不斷冒出反物質(zhì)。要想制造反物質(zhì)就得留住反粒子，不讓反粒子和粒子相互湮滅。

如今人類掌握制造反物質(zhì)的技術(shù)了，但是代價十分巨大，甚至是無法完成。目前來看，一克的反物質(zhì)造價保守估計也得60萬億美金。如今人類只能制造100萬分之一克的反物質(zhì)。

那怎么才能批量制造反物質(zhì)呢？

或許黑洞就是一個很有利的參考。我們知道宇宙真空中每一個空間都有可能突然冒充反粒子。

黑洞視界邊緣也不例外。

一旦黑洞視界邊緣冒出正反粒子對，可能會導(dǎo)致其中一個粒子落入黑洞再也無法出來，這就造成另一個粒子無法湮滅，這樣一來，這個粒子就平白無故地從真空中創(chuàng)造出來了。

所以科學(xué)家根據(jù)能量守恒定律推測，宇宙中的能量不變，而黑洞視界邊緣的正反粒子對的能量是暫時朝真空借的，如果不及時還給真空，就會導(dǎo)致能量守恒定律失效。

如果能量守恒定律依舊成立，那么落入黑洞內(nèi)部的正反粒子對的其中一個粒子必然是負能量，它會抵消黑洞的能量，直到黑洞蒸發(fā)消失。而黑洞視界外無故多余出來的粒子就是正能量。

一正一負的能量才會維持宇宙總能量不變。

所以要想留著真空中的反粒子，就需要制造負能量。只有用負能量抵消正反粒子對的能量，才能留著真空中多余出來的反粒子。

要注意，反粒子攜帶的能量也是正能量，而不是負能量，負能量只是用來制造反物質(zhì)的手段。

而負能量的制造與卡西米爾效應(yīng)有關(guān)。

這是已經(jīng)證實可以產(chǎn)生負能量的物理現(xiàn)象。人類要想批量制造反物質(zhì)，就得先批量制造負能量，所以就得好好研究卡西米爾效應(yīng)。