邁向量子場論
量子真空
量子真空是所有量子場的最低能量狀態——是大自然最接近真正空無的東西,是一個根本沒有任何粒子在場的狀態。在量子場論中,它並非虛無;它是唯一的基態,每一個粒子都是其上的一份激發。把每一個光子、電子、夸克都拿走,剩下的就是真空,那個萬物物理在其上演出的平靜基線。
然而這條基線遠非死寂。由於每個場都表現得像一個量子振子,而量子振子永遠無法完全靜止,真空便保有一份不可消去的殘餘能量和一種永不停歇的活動閃爍。這些真空漲落是不確定性原理的直接後果:一個場的值與它的變化率不可能同時精確為零,所以即便是空無的空間也在悄然顫抖。
量子真空並非哲學上的精巧玩意,而是有著可測量牙齒的東西。它的漲落會推動原子的能級、促成光的自發輻射,並在卡西米爾效應中把兩塊鄰近的板壓到一起。誠實地補充一句:真空的總能量在天真地計算時,得出的結果與宇宙學所觀測到的相比大得荒謬——這是物理學前沿一道尚未解開的謎題。
vacuum |0⟩ = lowest-energy field state (no particles), yet still fluctuating
沒有粒子,卻並非沒有活動:場的基態仍在抖動。
量子真空不是隱藏的以太,也不提供任何優先的靜止參考系;相對論得到完全的尊重。說它「充滿能量」是恰當的,但那能量是場的基態能量,而非一片等著被舀出的真實粒子之海。
又稱
另見