⚛ 情人节祝颂文

听说2022年情人节要到了，又恰逢开学，小U特地祭出本文前来祝颂~

本文是#2022寒假特刊系列的最后一文啦！

为什么呢？因为小U将在那个”成双成对”的日子开学上课！

这么一算，小U的寒假竟然”长达”36天！

为什么不能等到冬奥会结束再开学呢！运动员们还等着小U来为他们喝彩呢！(理直气壮)

虽然开学了，但又没完全开学————喜提半个月网课！

要这么说，那2022年2月14日可算是”双节同庆”呢！为了喜迎双节，小U决定，在这个美妙的日子，不合时宜地作出拙作一篇献给大家！

小U今天无聊时想了一个问题————“你说，光子是如何达到光速的？是什么玩意儿将它加速到光速的？虽然由于相对论的限制，物质不能超过光速，但有没有可能物质被创造时的初始状态是可以超光速的？为什么……”

想着想着，不仅想不明白，甚至开始有点混乱……

(小声)所以我的建议是，不要胡思乱想！

要想解决问题，还得从查资料开始，不查不要紧，一查就催生了本文.

所以，本文今天的主题是————
Vacuum

今日特供的烛光菜单

不吃葡萄却吐葡萄皮

这一节的故事，还得从吃葡萄说起.

我们知道原子的电子吸收能量，可以发生能级跃迁；电子跃迁到低能级也会送出一份能量.

我们还知道电子不吸收能量也能主动释放光子，比如自发发射.

前者，就像吃葡萄有葡萄皮的机会，后者就是不吃葡萄也能吐葡萄皮.

这就是狄拉克的葡萄，他是这么解释的：真空虽然看起来没有葡萄，也没有葡萄皮，但这只是表面现象.真空中存在着许多的”葡萄-葡萄皮”组成的对子，它们的产生和消失都很快，差不多同时发生，使得真空表现得像是没有葡萄一样.

这枚葡萄🍇，经过一系列的”基因工程改造”发展成了后来的量子场论.

不严谨的简单表述量子场论的主要观点，就是，对于任何物质或能量都存在一个与之对应的场.

魔术时刻——大变活人

一个广为人知的常识是————真空不空.

1948年著名的卡西米尔效应诞生了.

卡西米尔效应是说，真空中的两片平行的金属板之间存在吸引压力.

按照量子场论，我们可以这么理解：两个平行金属板存在于一个大的真空空间，板间的空间比板外的空间小，因此板间存在的”物质”应当小于板外的数目，这意味这板间物质对板的撞击力应当小于板外受到的撞击力，因此板会受到外界的挤压力(也即板间吸引压力)

实验观测很快就证实了该理论预测，因此真空是不空的.

基于狭义相对论，物质和能量的本质是一样的，真空中存在真空零点能，当两片金属板距离很近时，真空零点能施加在金属板上的等效压强量级能达到大气压量级，因此在设计复杂器件的过程中需要考虑卡西米尔效应的影响.

不知道如何起标题

这一节的开头，我们需要将时轴拨向两年前，在2019年年底发表于《自然》上的一篇论文.

该论文就是本文引用文献的第一篇.论文作者通过实验证实了，真空中热量是通过声子传递，打破了人们此前一直认为的热是通过辐射传递的观念.实验证实了，电磁场的量子涨落可以引起真空中的声子耦合，从而促进传热，两个被真空间隔开的物体之间存在量子涨落引起的热传递.

但本节的重点不在于细读和分析原论文，而是另一个问题————在2019年的报道中，多数媒体对论文的发现，引用标题大致意思都是”改写物理书，声音可以在真空中传播”.但问题在于，真空声子传热和真空声音传播是什么联系？

我们知道，声音的产生和传播，本质上是振动产生的机械波的传播.尽管电磁波传播无需介质，但机械波的传播需要介质，这也是为什么初中物理书一直告诉我们真空无法传声的原因.

前面我们说，量子场论认为所有物质或能量都对应一个真空的场，声音，本质也是一种振动能量，自然也对应一个振动能量的场.

现在考虑真空中的两块平行金属板之间存在这样的一个振动能量场，在一块板上施加的振动能量会和板间的振动能量场发生交互，从而引起另一块金属板的振动，便产生了声音的卡西米尔效应.这就让声音可以通过真空传播.从微观角度，分子振动是一种热现象，论文证实热量可以跨越真空传播，从而声音也有可能在真空中传播.

本节还有另外一个议题是关于霍金辐射的.霍金的主要观点是，黑洞是一种光速都无法逃离其引力的天体。我们考虑黑洞边缘的空间，由于场的涨落，有可能产生一对正反物质小球。由于测不准原理，这对小球的速度有可能超过光速。此时若反物质小球落入黑洞，那么正物质小球就有可能挣脱黑洞的束缚而飞出。落入黑洞的反物质小球和黑洞内其它的正物质小球重新结合而使得黑洞的质量减少。那么总的结果就是：黑洞质量减少，同时放出了一个正物质小球，这就是黑洞辐射的原理.

[1]Fong, K.Y., Li, HK., Zhao, R. et al. Phonon heat transfer across a vacuum through quantum fluctuations. Nature 576, 243–247 (2019).