科学常识种种10-2：真空中的能量

真空能量(Vacuum energy)是一种存在于空间中的背景能量，即使在没有物质的空间（称为自由空间(free space)）亦然存在。真空能量导致了多数基本力[1]的存在。它的效应可以在各式各样的实验中观测到，例如光的自发放射(spontaneous emission)、伽马辐射、卡西米尔效应、范德瓦耳斯尔力、兰姆位移等等。另外它也被认为与物理宇宙学中的宇宙常数项有关。

真空能量。量子物理告诉我们，真空中充满亚原子粒子[2]，这些粒子经常被生成然后又泯灭掉。根据相对论，转瞬即逝粒子在每立方厘米的空间中都贡献着特定的能量，产生反引力把空间推开。在宇宙平衡期，物质密度产生的引力与真空能量产生的反引力互相平衡。现在，宇宙膨胀正在加速，这很可能是真空能量引起的。

卡西米尔效应(Casimir effect)就是在真空中两片平行的平坦金属板之间的吸引压力。这种压力是由平板之间空间中的虚粒子(virtual particle)的数目比正常数目减小造成的。这一理论的特别之处是，“卡西米尔力”通常情况下只会导致物体间的“相互吸引”，而并非“相互排斥”。

量子理论预示，真空中蕴藏着巨大的本底能量， 它在绝对零度条件下仍然存在， 称为真空零点能。对卡西米尔（Casimir）力（一种由于真空零点电磁涨落产生的作用力）的精确测量，证实了这一物理现象。

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[1]万有引力，弱力，电磁力，强力。

 

[2] 亚原子粒子又称次原子粒子，指结构比原子更小的子。其中包括原子的组成部分如电子、质子和中子（质子和中子本身又是由夸克所组成的粒子）和放射和散射所造成的粒子如光子、中微子和渺子，以及许多其它奇特的粒子。总地来说，次原子粒子可能是电子、中子、质子、介子、夸克、胶子、光子等等。