Mein Verständnis war immer, dass dies aus konventionellen naturwissenschaftlichen Kursen hervorgeht, aber als ich wirklich darüber nachdachte, fragte ich mich, ob dies wirklich der Fall ist.
Nach meinem begrenzten Verständnis gibt es eine Theorie, dass es Gravitonen gibt, die als Teilchen wirken, um zwei verschiedene Massen zusammen zu ziehen. Wenn diese Gravitonen wirklich die physikalischen Teilchen der Schwerkraft sind, dann wäre ein sogenanntes „Vakuum“, das Schwerkraft hatte, überhaupt kein Vakuum. Einem echten Vakuum sollten diese Teilchen und damit die Schwerkraft fehlen?
Alles im Vakuum sollte dann aufgrund seiner eigenen Anziehungskraft in sich selbst implodieren. Wenn dies der Fall ist, können wir in einem realen Vakuum sagen, dass keine externe Schwerkraft existiert?
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- Ich ‚ bin mir nicht sicher, ob ich den letzten Punkt über Implosion verstehe. Wenn Sie einen Planeten in ein Universum stellen würden, das völlig leer ist, würden Sie nicht ‚ Ich erwarte nicht, dass der Planet implodiert, da der eigene Innendruck ‚ gleich der Schwerkraft ist, die nach innen drückt.
- Even Wenn Sie nur klassische Modelle betrachten, würden Sie sagen, dass Licht per Definition kein Vakuum durchqueren kann, denn wenn dies der Fall wäre, würde das sogenannte Vakuum Photonen enthalten (“ Korpuskel wie Newton seine theoretisierten Lichtteilchen nannte) auf der Durchreise? Wenn Sie es so definieren, dann ist ‚ nur noch eine Möglichkeit, wie es ‚ kein Vakuum gibt. ..
- Als ich in der High School war, steckte ein Lehrer einen Gummiball und eine Feder in ein durchsichtiges Plastikrohr. Er kippte den Schlauch hin und her und wir sahen den Ball schnell fallen, während die Feder langsam nach unten driftete. Dann versiegelte er die Enden des Rohrs und entfernte mit einer Pumpe (fast) die gesamte Luft im Inneren. Er kippte den Schlauch wieder hin und her und der Ball und die Feder fielen mit der gleichen Geschwindigkeit nebeneinander. Ok, die Röhre war also kein 100% vollständiges Vakuum, und die auf Kugel und Feder wirkende Schwerkraft kam von der Erde, die sich nicht in der Röhre befand. Aber manchmal gehen diese einfachen kleinen Demos einen langen Weg.
- @cobaltduck – Ich denke, dass er ‚ darauf abzielt, ob ein Vakuum Partikel enthalten sollte alle, nicht einmal theoretische masselose Gravitonen. Ihr Highschool-Lehrer war wahrscheinlich nicht in der Lage, alle Gravitonen aus der Kammer zu saugen (und hat sie wahrscheinlich nicht mit ‚ umgeben ein Schwerkraftblockierschild, um das Durchqueren von Gravitonen zu verhindern). Wie Sie sagten, war die Laborausrüstung der High School nicht einmal in der Lage, ein sehr starkes Vakuum zu erreichen, so dass viele Luftmoleküle in der Kammer zurückblieben (aber nicht genug, um das Experiment zu stören).
- Auch ohne Berücksichtigung von Gravitonen und Verwendung eines klassischen Modells müssen Sie genau das berücksichtigen, was Sie als “ Schwerkraft „: das Feld oder der beschleunigende Effekt des Feldes? Das Feld beeinflusst nur die Materie, so dass in einem idealen Vakuum keine Rolle für das Feld zu beeinflussen wäre, so dass das Feld nicht nachweisbar wäre und kein beschleunigter Einfluss aufgrund der Schwerkraft beobachtet würde. Aber wenn Materie spontan im Vakuum erscheinen würde, würde sie vermutlich vom Feld beeinflusst (und würde ein eigenes Feld erzeugen) – daher kann gesagt werden, dass das Feld “ existiert “ in gewissem Sinne.
Antwort
Ihre Intuition ist gut , aber Sie vermischen einige Quanten- und klassische Phänomene.
In der klassischen (dh nicht quantenbezogenen) Physik ist ein Vakuum eine Region des Raums, in der es keine Rolle gibt. Sie können elektromagnetische Felder in einem Vakuum haben. Solange sich die Ladungen, die die Felder erzeugen, in einer anderen Region befinden. Aus dem gleichen Grund können Sie Gravitationsfelder in einem Vakuum haben, das von Massen irgendwo anders im Raum erzeugt wird. In dieser klassischen Beschreibung des Universums gibt es keine Photonen oder Gravitonen, und alles funktioniert (größtenteils).
In der Quantenphysik ist die Geschichte nicht so einfach. Wie Sie sagen, sind unsere Kraftfelder jetzt auch Teilchen (Photonen und Gravitonen). also vielleicht ein „Quantenvakuum“ sollte sie auch nicht einschließen? Leider stellt sich heraus, dass es in der Quantenmechanik (wie Rob betonte) unmöglich ist, ein perfektes Vakuum zu haben, einen Zustand ohne Teilchen. Eine Möglichkeit, dies zu sehen, ist das Energie-Zeit-Unsicherheitsprinzip: $ \ Delta E \ \ Delta t > \ hbar / 2 $.
Ein perfektes Vakuum, ein Zustand ohne Partikel, muss genau null Energie haben. Wenn die Energie genau Null ist, ist es völlig sicher und $ \ Delta E = 0 $, was das Unsicherheitsprinzip verletzt. Das Quantenvakuum ist also kein Zustand mit null Teilchen, sondern ein Zustand mit wahrscheinlich null Teilchen.Und in verschiedenen Situationen kann es nützlich sein, Ihre Definition von „wahrscheinlich“ zu ändern, so dass es viele verschiedene Dinge gibt, die Physiker in der Quantenmechanik als „Vakuum“ bezeichnen.
Diese Idee, diese Quantenmechanik dort Sind immer einige Partikel in einer beliebigen Region des Weltraums vorhanden, hat dies einige coole Konsequenzen, die wir im Labor überprüft haben! Eine davon ist der Casimir-Effekt . Dies ist eine Kraft Dies zeigt sich, wenn Sie zwei Objekte in einem Vakuum so nahe beieinander bewegen, dass der Druck dieser „virtuellen“ Photonen sie anzieht. Ein weiteres ist das Teilchen, das sie am LHC entdeckt haben, das Higgs-Boson . Das Higgs-Feld hat einen „Vakuumerwartungswert“, ein perfektes Quantenvakuum hat durchgehend ein Higgs-Feld ungleich Null. Anregungen dieses Feldes sind die am LHC gefundenen Higgs-Teilchen!
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- Einige großartige Antworten hier, vielen Dank an alle. Ich verstehe jetzt, dass Vakuum relativ abhängig sein kann auf den Kontext und muss keine absolute Sache des Nichts sein. Entschuldigung für das Fehlen von Upvotes, da mir der Repräsentant fehlt.
- Viele der Ideen in dieser Antwort sind nützlich, aber viele von ihnen sind ‚ nicht ganz richtig . Erstens ist das Zeit-Energie-Unsicherheitsprinzip oft eine schlüpfrige Sache, die richtig festgelegt werden kann, und ‚ kann nicht angewendet werden, um hier die Schlussfolgerungen zu ziehen: In der Tat ist das Vakuum ein Energieeigenzustand von Definition, hat also eine exakte Energie (obwohl keine exakte Teilchenzahl in einer interagierenden Theorie). [Abgesehen davon: Dies bedeutet nichts von den üblichen Feinheiten des Hamilton-Operators in der Quantengravitation …] Außerdem verwechselt das Higgs-Zeug das Feld (mit einem VEV ungleich Null) mit dem Teilchen (Schwankungen weg von diesem Wert).
- @Holographer, ich konnte ‚ nicht mehr zustimmen. Ich wollte eine intuitivere Antwort als rigoros, hätte aber mehr Sorgfalt walten lassen sollen. Ich habe die Diskussion von Higg ‚ aktualisiert. Haben Sie Vorschläge zum Aufklären oder Ersetzen des Energie-Zeit-Unsicherheitsarguments?
Antwort
Das Graviton ist das hypothetische Messboson, das dem Gravitationsfeld zugeordnet ist. Ich sage hypothetisch , weil es alles andere als klar ist, ob die Schwerkraft durch eine Quantenfeldtheorie beschrieben werden kann, und daher nicht klar ist, ob Gravitonen eine nützliche Beschreibung sind.
Auf jeden Fall sollten Sie die Vorstellung von virtuellen Partikeln wie dem Graviton nicht zu ernst nehmen. Schauen Sie sich Matt Strasslers Artikel über virtuelle Partikel an. Virtuelle Teilchen sind eigentlich nur ein mathematisches Gerät zur Beschreibung der Energie in Quantenfeldern. Selbst wenn das Graviton eine gute Beschreibung der Schwerkraft ist, sollten wir das Vakuum nicht als voll von Gravitonen und daher nicht wirklich als Vakuum betrachten.
Nehmen wir zum Beispiel an, wir setzen ein geladenes Teilchen in ein Vakuum. Würden Sie behaupten, dass das Vakuum kein Vakuum ist, weil es ein elektrisches Feld enthält? Wenn ja, dann müssten Sie auch sagen, dass das Vakuum in der Nähe eines massiven Körpers kein Vakuum ist, weil es ein Gravitationsfeld enthält. Ich nehme an, dass diese Behauptung eine gewisse Gültigkeit hat, aber sie scheint übermäßig eifrig zu sein.
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- “ Würden Sie behaupten, dass das Vakuum kein Vakuum ist, weil es ein elektrisches Feld enthält? “ Nein … Ich würde behaupten, dass ‚ ist kein Vakuum, weil Sie ein geladenes Teilchen hineinlegen.
- @PaddlingGhost: Das von einem geladenen Körper erzeugte Feld erstreckt sich jedoch in das ihn umgebende Vakuum.
Antwort
Sie verwechseln Vakuum einfach mit „Nichts“, was ein philosophisches Konzept ist. Sie können die Definition unter wiki
überprüfen. Vakuum ist ein Raum ohne Materie . Das Wort stammt aus dem lateinischen Adjektiv vacuus für „frei“ oder „nichtig“. Eine Annäherung an ein solches Vakuum ist ein Bereich mit einem Gasdruck, der viel geringer als der atmosphärische Druck ist. [1] Physiker diskutieren oft ideale Testergebnisse, die in einem perfekten Vakuum auftreten würden, das sie manchmal einfach als „Vakuum“ oder freien Raum bezeichnen, und verwenden den Begriff Teilvakuum, um sich auf ein tatsächlich unvollkommenes Vakuum zu beziehen, wie es in einem Labor oder im Raum der Fall sein könnte.
Es gibt verschiedene Theorien, die versuchen, die Gravitität (Krümmung von Raum-Zeit, Graviton usw.) zu erklären, aber keine dieser Gravitation oder Gravitonen kann berücksichtigt werden matter
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- Können Sie diese Antwort anpassen, um die Frage tatsächlich zu beantworten? Sie haben ‚ hier überhaupt nicht über die Schwerkraft gesprochen.
Antwort
In der Quantenmechanik ist es unmöglich, alle Teilchen aus einem Vakuum zu entfernen.Ein Raumzeitvolumen, das nur Photonen und Gravitonen im thermischen Gleichgewicht enthält (oder nicht), klingt für mich nach einem vollkommen guten Vakuum.
Antwort
Ein perfektes Vakuum existiert nie, wie in mehreren anderen Kommentaren erwähnt. Alle „Botenstoffteilchen“ sind Schwankungen ihrer jeweiligen Felder (z. B. das Graviton ein Ort im Gravitationsfeld, der einen Energiewert ungleich Null hat). Alle Felder unterliegen Quantenfluktuationen. Im Wesentlichen haben sie an einem Punkt selten keine Energie, aber die Fluktuationen sind im Durchschnitt Null (dh für die meisten Felder haben andere wie das vorgeschlagene Higgs-Feld möglicherweise nicht vernachlässigbare Energiewerte am niedrigsten Energiezustand). Da das Graviton auch als Wellenfunktion beschrieben werden kann (ähnlich wie Licht; es gibt theoretisch so etwas wie Gravitationswellen, die die Raumzeit verziehen). Dies und der zuvor erwähnte Punkt sind ein Beweis dafür, warum es kein perfektes Vakuum gibt. Was die Situation etwas komplizierter machen könnte, ist die Stringtheorie, die vorhersagt, dass das Graviton ein String mit engem Ende ist, was darauf hindeutet, dass es mit mehr als unserer drei räumlichen und einer zeitlichen Dimension interagieren kann. (Alle Informationen aus Brian Greenes Fabric of the Cosmos
Antwort
Ich glaube das Ein Teil des Problems besteht darin, dass „Vakuum“ nicht klar definiert ist.
Ich kann mir mindestens drei Arten von Vakuum vorstellen. 1) absolut 2) konventionelle & 3)“ praktisches „Vakuum. Das praktische Vakuum ist der Typ, den Sie in einem“ Labor „finden. Das herkömmliche Vakuum ist dasjenige, das als“ Abwesenheit von Materie. „Das absolute Vakuum existiert nicht anders als“ theoretisch „.
Unter Verwendung der praktischen und konventionellen Definitionen für Vakuum lautet die Antwort auf die Frage yes , Schwerkraft existiert in diesen Arten von Vakuum. Für die absolute Definition lautet die Antwort no , weil nichts existiert (nicht einmal Felder, Photonen, Schwankungen, Gravitonen usw.).
Antwort
Ja, die Schwerkraft existiert in einem Vakuum. Ein Vakuum muss nicht völlig frei von Materie sein, es muss nur einen niedrigeren Druck als der Bereich um es herum haben.
Betrachten Sie die Spritze oben. Wenn ich meinen Finger über das Ende legen und dann am Kolben ziehen würde, würde ein unvollkommenes Vakuum erzeugt. Wenn sich eine feste Masse in der Spritzenhöhle befand, würde sie immer noch der Schwerkraft gehorchen.