在古代,中国人认为空间充满着元气,元气聚集起来可以形成万物;而古希腊人则认为,空间充满着与普通物体截然不同的精英——以太,以太聚集起来就形成了天上的星辰。到近代经典时期,人们又进一步把以太想象成传播光的媒介。不过,这一想法是有疑问的。由于光速约为每秒30万公里,远大于每秒几百米的声速,以太的密度需要至少是空气密度的一百万倍,那会比钢板还硬,这与日月星辰的轨道运行以及我们人体的自由行走相矛盾。
后来,出现了压垮以太的最后一根稻草,即迈克尔逊-莫雷实验,该实验没有检测出地球相对于以太的运动。对此,爱因斯坦提出狭义相对论,否定了特殊物理背景的存在。他认为,任何参照系,无论其质量大小,都具有相同的物理意义。比如,不同参照系上的光速是一样的。不过,这并没有永久性地根除真空不空的问题。爱因斯坦在其提出的广义相对论中,认为物质和空间是相互影响的,类似马赫原理,物质可以使空间弯曲,空间决定了物质的运动。于是,老问题又回来了,空间是什么?既然能够影响物质的运动且可以受物质的影响而变形,说明真空不空,真空中一定有什么不为人知的东西。
于是,人们发明了一个新的概念——场。对应不同的现象有不同的场,如引力场和电磁场等。这是一个新名词,是一个宏观概念,并没有说明构成场的具体细节。其好处就是,回避了以太风和妨碍物体运动的问题。稍后,产生了量子力学,发现所有物体都具有波粒二象性,这意味着统一物理背景的存在。再往后,又有人提出了宇宙大爆炸理论,宇宙由密度极高的奇点,以光速膨胀至今。近几十年为了解释宇宙的平滑性,又进一步提出了宇宙暴涨理论,宇宙最初的膨胀速度呈几何速度增长,远高于现在的光速c。显然,宇宙的膨胀不是普通物质的爆炸,而是真空的膨胀;不是哲学或数学意义上的真空,而是具有实际物理意义的真空。于是,真空不空这一观念又再次出现在人们的视野。
(待续)
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