Min forståelse har altid været, at det gør det fra konventionelle naturfagskurser, men jeg tænkte virkelig over det, og jeg spekulerede på, om dette virkelig er tilfældet.
Efter min begrænsede forståelse er der en teori om, at der er tyngdekrafter, der fungerer som partikler for at trække to forskellige masser sammen. Hvis disse tyngdekrafte virkelig er tyngdekraftens fysiske partikler, så ville et såkaldt “vakuum”, der havde tyngdekraften, slet ikke være et vakuum. Et ægte vakuum skulle mangle disse partikler og dermed mangler tyngdekraften?
Alt i vakuumet skal så implodere på grund af dets egen tyngdekraft tiltrækning i sig selv? Hvis dette er tilfældet, kan vi sige i et ægte vakuum, findes der ikke ekstern tyngdekraft?
Kommentarer
- I ‘ Jeg er ikke sikker på, at jeg forstår det sidste punkt om implosion; hvis du placerede en planet i et univers, der var helt tomt, ville du ikke ‘ t forventer, at planeten imploderer, fordi den ‘ s eget indre tryk ville være lig med tyngdekraften, der trykker indad
- Selv kun med hensyn til klassiske modeller, vil du sige, at lys pr. definition ikke kan krydse et vakuum, for hvis det gjorde det, ville det såkaldte vakuum indeholde fotoner (” legemer som Newton kaldte sine teoretiske lyspartikler) i transit? Hvis du definerer det sådan, er ‘ bare en måde til, at der ‘ ikke er noget som et vakuum. ..
- Da jeg gik i gymnasiet, lagde en lærer en gummikugle og en fjer i et klart plastrør. Han vippede røret frem og tilbage, og vi så bolden falde hurtigt, mens fjederen gled langsomt ned. Han forseglede derefter enderne af røret og brugte en pumpe til at fjerne (næsten) al luft inde. Han vippede røret frem og tilbage igen, og kuglen og fjeren faldt side om side i samme hastighed. Ok, så røret var ikke et 100% fuldstændigt vakuum, og tyngdekraften, der virkede på kuglen og fjeren, kom fra jorden, som ikke var i røret. Men nogle gange går disse enkle små demoer langt.
- @cobaltduck – Jeg tror, at hvad han ‘ kommer til, er, om et vakuum skal indeholde partikler ved alle, ikke engang teoretiske masseløse tyngdekrafter. Din gymnasielærer var sandsynligvis ikke ‘ ikke i stand til at suge alle gravitationerne ud af kammeret (og kunne sandsynligvis ikke ‘ t omgive det med et tyngdekraftsblokerende skjold for at forhindre gennemkørsel fra tyngdekraften). Som du sagde, var laboratorieudstyret i gymnasiet ikke engang i stand til at opnå et meget stærkt vakuum, så mange luftmolekyler blev efterladt inde i kammeret (men ikke nok til at forstyrre eksperimentet).
- Selv uden at overveje gravitoner og bruge en klassisk model, skal du overveje nøjagtigt, hvad du anser for at være ” tyngdekraft “: feltet eller den accelererende effekt af feltet? Feltet påvirker kun materie, så i et ideelt vakuum ville der ikke være noget, som feltet kunne påvirke, så feltet ville ikke kunne detekteres, og ingen accelereret indflydelse på grund af tyngdekraft ville blive observeret. Men formodentlig hvis materie spontant skulle dukke op i vakuumet, ville det blive påvirket af feltet (og ville skabe sit eget felt) – derfor kan feltet siges at ” eksisterer ” på en eller anden måde.
Svar
Din intuition er god , men du blander nogle kvante- og klassiske fænomener sammen.
I klassisk (dvs. ikke-kvante) fysik er et vakuum en region i rummet uden betydning. Du kan have elektromagnetiske felter i et vakuum, så længe ladningerne, der skaber felterne, er i en anden region. På samme måde kan du have tyngdefelter i et vakuum, genereret af masser et andet sted i rummet. I denne klassiske beskrivelse af universet er der ikke sådanne ting som fotoner eller gravitoner, og alt fungerer (for det meste).
I kvantefysik er historien ikke så let. Som du siger, er vores kraftfelter nu også partikler (fotoner og gravitoner), så måske en “kvantevakuum” burde heller ikke inkludere dem? Desværre viser det sig, at det i kvantemekanik (som rob påpegede) er umuligt at have et perfekt vakuum, en tilstand uden partikler overhovedet. En måde at se dette på er gennem energitids usikkerhedsprincippet: $ \ Delta E \ \ Delta t > \ hbar / 2 $.
Et perfekt vakuum, en tilstand uden partikler overhovedet, skal have nøjagtigt nul energi. Hvis energien er nøjagtigt nul, er den helt sikker, og $ \ Delta E = 0 $, der overtræder usikkerhedsprincippet. Så kvantevakuumet er ikke en tilstand med nul partikler, det er en tilstand med sandsynligvis nul partikler.Og i forskellige situationer kan det være nyttigt at ændre din definition af “sandsynligvis”, så der er mange forskellige ting, som fysikere vil kalde et “vakuum” i kvantemekanik.
Denne idé, det kvantemekanisk der er altid nogle partikler rundt i ethvert område i rummet, har nogle seje konsekvenser, som vi “har verificeret i laboratoriet! Den ene er Casimir-effekten . Dette er en kraft der vises, når du bevæger to objekter i et vakuum så tæt sammen, at trykket fra disse “virtuelle” fotoner får dem til at tiltrække. En anden er den partikel, de opdagede ved LHC, Higgs Boson . Higgs-feltet har en “vakuumforventningsværdi”, et perfekt kvantevakuum vil have et Higgs-felt, der ikke er nul i hele det. Excitationer af dette felt er de Higgs-partikler, der findes ved LHC!
Kommentarer
- Nogle gode svar her, tak til alle. Jeg forstår nu, at vakuum kan være relativt afhængigt på konteksten og behøver ikke være en absolut ting af intethed. Undskyld for manglen på opstemninger, da jeg mangler rep.
- Mange af ideerne i dette svar er nyttige, men mange af dem er ‘ t helt rigtige . For det første er tidsenergiusikkerhedsprincippet ofte en glat ting, der skal fastgøres ordentligt, og kan ‘ ikke anvendes for at få konklusionerne her: Faktisk er vakuumet en energitilstand ved definition, så har den en nøjagtig energi (dog ikke et nøjagtigt partikelantal i en interagerende teori). [Bortset fra: Dette er ikke at sige noget om Hamiltonens sædvanlige finesser i kvantegravitation …] Også Higgs-tingene forveksler feltet (med en ikke-nul VEV) med partiklen (udsving væk fra denne værdi).
- @Holographer, jeg kunne ikke ‘ ikke være mere enig. Jeg sigtede efter et mere intuitivt svar end streng, men burde have taget mere forsigtighed. Jeg opdaterede Higg ‘ s diskussion, har du nogen forslag til at rydde op eller erstatte energitids usikkerhedsargument?
Svar
Gravitonen er det hypotetiske måleboson, der er knyttet til tyngdefeltet. Jeg siger hypotetisk fordi det er langt fra klart, om tyngdekraften kan beskrives med en kvantefeltteori, så det er ikke klart, om tyngdekraften er en nyttig beskrivelse.
Under alle omstændigheder , skal du ikke tage forestillingen om virtuelle partikler som graviton for alvorligt. se på Matt Strasslers artikel om virtuelle partikler . Virtuelle partikler er egentlig bare en matematisk enhed til at beskrive energien i kvantefelter. Så selvom tyngdekraften er en god beskrivelse af tyngdekraften, skal vi ikke se vakuumet som fyldt med tyngdekraft og derfor ikke rigtig et vakuum.
Antag for eksempel, at vi sætter en ladet partikel i et vakuum. Ville du hævde, at vakuumet ikke er et vakuum, fordi der er et elektrisk felt i det? I så fald skulle du også sige, at vakuumet nær et massivt legeme ikke er et vakuum, fordi der er et tyngdefelt i det. Selvom jeg formoder, at dette krav er gyldigt, virker det alt for nidkært.
Kommentarer
- ” vil du hævde, at vakuumet ikke er et vakuum, fordi der er et elektrisk felt i det? ” Nej … Jeg vil hævde det ‘ er ikke et vakuum, fordi du lægger en ladet partikel i det.
- @PaddlingGhost: men feltet skabt af en ladet krop strækker sig ind i det vakuum, der omgiver det.
Svar
Du forveksler simpelthen vakuum med “intet”, som er et filosofisk begreb. Du kan kontrollere definitionen på wiki
Vakuum er rum, der er blottet for stof . Ordet stammer fra det latinske adjektiv vacuus for “ledig” eller “ugyldig”. En tilnærmelse til et sådant vakuum er et område med et gasstryk, der er meget mindre end atmosfærisk tryk. [1] Fysikere diskuterer ofte ideelle testresultater, der ville forekomme i et perfekt vakuum, som de undertiden ganske enkelt kalder “vakuum” eller frit rum og bruger udtrykket delvis vakuum til at henvise til et faktisk ufuldkommen vakuum, som man måtte have i et laboratorium eller i rummet.
Der er forskellige teorier, der forsøger at forklare gravitey (krumning af rumtid, tyngdekraft osv.), men ifølge ingen af denne tyngdekraft eller tyngdekraften kan man overveje materiale
Kommentarer
- Kunne du tilpasse dette svar til faktisk at svare på spørgsmålet? Du har ‘ slet ikke tale om tyngdekraften her.
Svar
I kvantemekanik er det umuligt at fjerne alle partiklerne fra et vakuum.Et rumfang, der kun indeholder fotoner og gravitoner i termisk ligevægt (eller ikke) lyder som et perfekt godt vakuum for mig.
Svar
Et perfekt vakuum eksisterer aldrig som nævnt i flere andre kommentarer. Alle “messenger-partikler” er udsving i deres respektive felter (f.eks. Tyngdekraften et sted i tyngdefeltet, der har en ikke-nul energiværdi). Alle felter er udsat for kvantesvingninger, i det væsentlige har de sjældent ingen energi på et tidspunkt, men udsvingene i gennemsnit er nul (det vil sige for de fleste felter, andre som det foreslåede Higgs-felt har muligvis ikke-neglisible energiværdier på deres laveste energitilstand). Da gravitonen også kan beskrives som en bølgefunktion (ligesom lys; der er teoretisk sådan noget som tyngdekraftsbølger, der vrider rumtid). Dette og det pointer, der blev gjort tidligere, er et bevis på, at der ikke er noget, der hedder et perfekt vakuum. Hvad der kan gøre situationen lidt mere kompliceret, er strengteori, som forudsiger, at gravitonen er en tæt sluttet streng, der tyder på dens evne til at interagere med mere end vores tre rumlige og engangsdimension. (Alle oplysninger opsummeret fra Brian Greene “s Stof af kosmos
Svar
Jeg tror, at en del af problemet er ikke at have en klar definition af “vakuum.”
Jeg kan tænke på mindst tre typer vakuum. 1) absolut 2) konventionel & 3)” praktisk “vakuum. Det praktiske vakuum er den type, du finder i et” laboratorium. “Det konventionelle vakuum er det, der defineres som” fravær af stof. “Det absolutte vakuum eksisterer ikke andet end” teoretisk. “
Brug af de praktiske og konventionelle definitioner for vakuum er svaret på spørgsmålet ja , tyngdekraften findes i disse typer vakuum. For den absolutte definition er svaret nej , fordi intet findes (ikke engang felter, fotoner, udsving, gravitoner osv.).
Svar
Ja, tyngdekraften findes i et vakuum. Et vakuum behøver ikke at være helt blottet for stof, det skal bare have et lavere tryk end området omkring det.
Overvej sprøjten ovenfor. Hvis jeg skulle lægge fingeren over enden og derefter trække i stemplet, ville der opstå et ufuldstændigt vakuum. Hvis der var en solid masse i sprøjtehulen, ville den stadig adlyde tyngdekraften.